Dispositivo de transmisión de datos y procedimiento para la activación de una transmisión de datos.

Dispositivo de transmisión de datos (100) con:

un equipo de transmisión de datos

(110) que se puede activar para cambiar de un estado de reposo (210) a un estado de funcionamiento (220) y para realizar en el estado de funcionamiento (220) una transmisión de datos (200) con un interlocutor; y

un receptor despertador (120) que está configurado para estar listo para recibir una señal de iniciación (225) durante el estado de reposo del equipo de transmisión de datos (110) y para activar el equipo de transmisión de datos (110) en respuesta a la señal de iniciación (225),

en el que el receptor despertador (120) está configurado para extraer una información de transmisión de datos (230) a partir de la señal de iniciación (225), para determinar un instante para la activación del equipo de transmisión de datos (110) en función de la información de transmisión de datos (230) o para activar el equipo de transmisión de datos (110), de modo que el equipo de transmisión de datos (110) realiza la transmisión de datos en función de las informaciones de transmisión de datos (230),

en el que la señal de iniciación (225) es una primera señal de iniciación (225a) y en el que el dispositivo de transmisión de datos está configurado para emitir una segunda señal de iniciación (225b) en respuesta a la recepción de la primera señal de iniciación (225a),

caracterizado porque

la primera y segunda señal de iniciación presentan informaciones que comunican cuando se deben esperar las señales de sincronización que se deben recibir por el equipo de transmisión de datos (110), y el dispositivo de transmisión de datos está configurado de modo que las informaciones que presentan la primera y segunda señal de iniciación y comunican cuando se deben esperar señales de sincronización, se indican en forma de un lapso de tiempo que transcurre hasta la emisión de las señales de sincronización, y la primera y segunda señal de iniciación divergen una de otra de manera que se tiene en cuenta la duración de tiempo que transcurre de una recepción de la primera señal de iniciación hasta la emisión de la segunda señal de iniciación.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2010/068323.

Solicitante: Fraunhofer Gesellschaft zur Förderung der angewandten Wissenschaft E.V.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: HANSASTRASSE 27C 80686 MUNCHEN ALEMANIA.

Inventor/es: HUPP, JURGEN, TITTEL, MARTIN, GEHRMANN,VOLKER, STURM,ROLAND, FLUGEL,CHRISTIAN, MILOSIU,HEINRICH, GRILLBORZER,ARTUR.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION H — ELECTRICIDAD > TECNICA DE LAS COMUNICACIONES ELECTRICAS > REDES DE COMUNICACION INALAMBRICAS > Gestión de potencia, p. ej. TPC [Control de potencia... > H04W52/02 (Disposiciones para ahorro de potencia)

PDF original: ES-2455547_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Dispositivo de transmisión de datos y procedimiento para la activación de una transmisión de datos [0001] La presente invención se refiere a un dispositivo de transmisión de datos, un sistema de transmisión de datos y un procedimiento para la activación de una transmisión de datos y en particular en un dispositivo y un procedimiento de una señalización del despertar y estructura de red similar.

Para que varios abonados (por ejemplo, nodos de radio) puedan transmitir datos a través de una red es habitual, por ejemplo, usar un procedimiento de acceso a medios controlado por tiempo. Los protocolos de red para redes inalámbricas usan para ello con frecuencia procedimientos TDMA (TDMA = time division multiple access) . Los nodos de radio de tales redes comprenden módulos transceptores estándares. En los procedimientos TDMA los transceptores sólo se activan en instantes determinados y durante poco tiempo. En este momento se desarrolla la comunicación. Luego se desconecta de nuevo el transceptor (estado de reposo o fase de reposo o tiempo de espera) . Por consiguiente, en particular el receptor no está activo la mayor parte del tiempo y por consiguiente no se puede contactar para una comunicación inalámbrica (tiempo de latencia) . Para ahorrar energía el procedimiento TDMA se hace funcionar con un ciclo de trabajo bajo (Duty-Cycle) , definiendo el ciclo de trabajo, por ejemplo, la fracción porcentual de un periodo total en el que el equipo de transmisión transmite los datos. En este escenario se llega al aumento del tiempo de reacción o a largos tiempos de latencia indeseados. Un evento sólo se puede reconocer y transferir en el siguiente instante de recepción. Para poder conseguir duraciones de funcionamiento en el orden de magnitud de años con baterías pequeñas (por ejemplo, pilas de botón) , un receptor semejante de un transceptor estándar debe permanecer desconectado en general durante minutos (esto depende también de la batería utilizada) para poderlo conectar luego de nuevo brevemente. El ciclo de trabajo debe ser entonces muy pequeño.

Los receptores de bajo consumo (por ejemplo, receptores despertadores) se construyen de forma muy sencilla y presentan una sensibilidad moderada. No obstante, el consumo de corriente obtenible se sitúa en el orden de magnitud de sólo 100 microamperios. Por ello se prestan adecuadamente para el funcionamiento permanente, sin embargo, en general no se pueden usar como receptor principal ya que su sensibilidad es demasiado baja.

Las redes inalámbricas mantienen su sincronización en general mediante mensajes de sincronización regulares (por ejemplo, así denominadas balizas (Beacon) ) . Para recibirlas regularmente es necesaria una conexión del receptor en el momento correcto (en el procedimiento TDMA) . En el caso de tiempos de espera muy largos entre las fases en las que tiene lugar una transmisión de datos, pueden repercutir negativamente los efectos de deriva.

Según la exactitud del temporizador interno derivan los tiempos unos de otros y se puede perder el siguiente mensaje de sincronización. Esto se puede impedir en tanto que los tiempos de espera se acortan, lo que energéticamente es desfavorable, sin embargo, mecanismos de sincronización adicionales pueden conllevar una mejora. Una posibilidad son mensajes de sincronización adicionales que sólo sirven para la sincronización, pero no permiten una transmisión de datos. Asimismo los efectos de deriva se pueden compensar por ventanas de recepción más largas.

Las redes inalámbricas de sensores usan la mayoría de las veces protocolos basados en TDMA. En aplicaciones de muy bajo consumo son muy largos los tiempos de espera y por consiguiente también el tiempo de latencia. Por ello transcurre un largo tiempo hasta que se puede reportar un evento a través de la red. El tiempo de 45 latencia ya se puede situar en el rango de minutos en aplicaciones apoyadas por baterías con duración de funcionamiento desde 1 año. En sistemas con receptor despertador, éste sólo sirve en general para activar el sistema principal en el caso de un evento, como por ejemplo, de una interrupción. Después de la activación se efectúa luego una creación de la red mediante una nueva sincronización.

Por lo ya dicho para los procedimientos de acceso a la red descritos se producen una serie de problemas. Entonces, por ejemplo, las redes de sensores inalámbricas, síncronas y de bajo consumo trabajan en general con el procedimiento TDMA, de modo que no siempre están listas para la recepción, sino sólo en instantes discretos. Debido a la capacidad de recepción no constante se disminuye el consumo de energía pero, por otro lado, un evento sólo se puede reportar o transmitir a través de la red en instantes discretos. Los tiempos de latencia 55 originados por ello son más largos cuanto más bajo es el ciclo de trabajo mencionado. Esto no es aceptable para muchas aplicaciones.

Otro problema se produce por la duración de funcionamiento limitada durante el funcionamiento de la batería. Si la duración de funcionamiento deseada en caso de funcionamiento de la batería, por ejemplo, especialmente en el funcionamiento de una pila de botón, se pone en más de un año, entonces se produce un consumo de corriente máximo permitido del receptor usado de claramente menos de, por ejemplo, 100 IA. Un consumo de corriente medio semejante sólo se puede conseguir con transceptores estándares y procedimientos TDMA cuando el ciclo de trabajo se sitúa en el rango porcentual de un dígito. Por consiguiente está unida de nuevo la desventaja de un tiempo de latencia muy largo.

Otro problema se produce porque con tiempos de espera muy largos, que se pueden situar, por ejemplo, en el rango de varias horas, los efectos de deriva pueden repercutir de forma desagradable. Estos efectos de deriva describen una dispersión de los temporizadores para los nodos de red individuales si no se han sincronizado durante un intervalo de tiempo largo (es decir, se han adaptado) . Para compensar esto serían necesarias medidas de sincronización adicionales o los nodos de red deberían presentar una ventana de recepción más larga. Las medidas adicionales podrían comprender, por ejemplo, señales adicionales que se transmiten a través de la red. En cualquier caso se aumentaría de nuevo con ello el consumo de energía. Por ello es necesario un compromiso entre el uso los más eficiente posible de la energía disponible y el evitar los efectos de deriva mencionados. Este compromiso limita considerablemente la potencia de ahorro de energía.

Finalmente en el estado de la técnica es desventajoso que para la recepción de las señales de sincronización se use en general el receptor principal, lo que de nuevo conduce a una corriente o consumo de energía aumentados.

El documento US 2009/0129306 A1 describe una red de nodos de comunicaciones, y está configurada como una así denominada red ad hoc. Los nodos de comunicaciones allí mostrados comprenden junto a un componente de comunicaciones de dos vías normal un receptor despertador o un emisor-receptor despertador que son capaces también de recibir y procesar o todavía transferir señales en caso de poco consumo de energía en stand-by, a fin de despertar los componentes de comunicaciones de dos vías de los nodos. En la señal de despertar podrían estar contenidas informaciones auxiliares adicionales, como por ejemplo, informaciones del estado del sensor, número de transmisión, niveles de error, una clave de cifrado u otras informaciones que simplifiquen en sí la comunicación de red. Las señales de despertar también comprenden informaciones sobre que nodos deben abandonar el estado de espera y cuáles no.

El documento GB 2415573 A describe un programador que ahorra potencia para una red inalámbrica.... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Dispositivo de transmisión de datos (100) con:

un equipo de transmisión de datos (110) que se puede activar para cambiar de un estado de reposo (210) a un estado de funcionamiento (220) y para realizar en el estado de funcionamiento (220) una transmisión de datos (200) con un interlocutor; y

un receptor despertador (120) que está configurado para estar listo para recibir una señal de iniciación (225)

durante el estado de reposo del equipo de transmisión de datos (110) y para activar el equipo de transmisión de datos (110) en respuesta a la señal de iniciación (225) ,

en el que el receptor despertador (120) está configurado para extraer una información de transmisión de datos (230) a partir de la señal de iniciación (225) , para determinar un instante para la activación del equipo de transmisión de datos (110) en función de la información de transmisión de datos (230) o para activar el equipo de transmisión de datos (110) , de modo que el equipo de transmisión de datos (110) realiza la transmisión de datos en función de las informaciones de transmisión de datos (230) ,

en el que la señal de iniciación (225) es una primera señal de iniciación (225a) y en el que el dispositivo de transmisión de datos está configurado para emitir una segunda señal de iniciación (225b) en respuesta a la recepción de la primera señal de iniciación (225a) ,

caracterizado porque la primera y segunda señal de iniciación presentan informaciones que comunican cuando se deben esperar las señales de sincronización que se deben recibir por el equipo de transmisión de datos (110) , y

el dispositivo de transmisión de datos está configurado de modo que las informaciones que presentan la primera y segunda señal de iniciación y comunican cuando se deben esperar señales de sincronización, se indican en forma de un lapso de tiempo que transcurre hasta la emisión de las señales de sincronización, y la primera y segunda señal de iniciación divergen una de otra de manera que se tiene en cuenta la duración de tiempo que transcurre de una recepción de la primera señal de iniciación hasta la emisión de la segunda señal de iniciación.

2. Dispositivo de transmisión de datos (100) según la reivindicación 1, en el que el receptor despertador

(120) presenta un consumo de energía que es menor en al menos un factor 10 que el consumo de energía del equipo de transmisión de datos (110) en el estado de funcionamiento (220) .

3. Dispositivo de transmisión de datos (100) según la reivindicación 1 ó reivindicación 2, en el que el receptor despertador (120) está configurado para enviar una señal de activación (121) en el equipo de transmisión de datos (110) y el equipo de transmisión de datos (110) está configurado para cambiar del estado de reposo (210) al estado de funcionamiento en respuesta a la señal de activación (121) .

4. Dispositivo de transmisión de datos (100) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el

que la información de transmisión de datos (230) comprende una longitud de una ranura de tiempo o una duración 45 del periodo (T1; T2) de dos ranuras de tiempo sucesivas.

5. Dispositivo de transmisión de datos (100) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que está configurado para intercambiar datos con otros dispositivos de transmisión de datos usando un procedimiento TDMA con una duración del periodo (T1) y una longitud de la ranura de tiempo, en el que el receptor despertador

(120) está configurado para extraer una duración del periodo (T2) modificado y/o una longitud de la ranura de tiempo modificada de las informaciones de transmisión de datos (230) , y en el que el equipo de transmisión de datos (110) está configurado para realizar la transmisión de datos (200) usando la duración del periodo (T2) modificada y/o longitud de la ranura de tiempo modificada.

6. Dispositivo de transmisión de datos (100) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el instante para la activación del equipo de transmisión de datos (110) es un instante de sincronización en el que se puede recibir una señal de sincronización (310) .

7. Dispositivo de transmisión de datos (100) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el

que las informaciones de transmisión de datos (230) presentan una pluralidad de informaciones adicionales que están separadas unas de otras por una pausa (128) .

8. Sistema de transmisión de datos con:

una pluralidad de dispositivos de transmisión de datos (100) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7; y

un nodo maestro (101) que está configurado para controlar la activación de la transmisión de datos (200) .

9. Sistema de transmisión de datos según la reivindicación 8, en el que el nodo maestro (101) está configurado para emitir una señal de sincronización (310) periódica y para emitir otra señal de iniciación (225) , en el que la otra señal de iniciación (225) contiene una información sobre el instante de la emisión de la señal de sincronización (310) .

10. Sistema de transmisión de datos según la reivindicación 8 ó reivindicación 9, que presenta además un nodo sensor (500) para la detección de una señal de sensor, en el que el nodo sensor está configurado para enviar la señal de iniciación (125) en respuesta a la señal de sensor y activar por consiguiente los dispositivos de transmisión de datos (100) .

11. Sistema de transmisión de datos con:

una pluralidad de dispositivos de transmisión de datos (100) de los que cada uno presente las características siguientes:

un equipo de transmisión de datos (110) que se puede activar para cambiar de un estado de reposo (210) a un estado de funcionamiento (220) y para realizar en el estado de funcionamiento (220) una transmisión de datos (200) con un interlocutor; y un receptor despertador (120) que está configurado para estar listo para recibir una primera señal de iniciación (225) durante el estado de reposo del equipo de transmisión de datos (110) y para activar el equipo de transmisión de datos (110) en respuesta a la primera señal de iniciación (225) , en el que el receptor despertador (120) está configurado para extraer una información de transmisión de datos a partir de la primera señal de iniciación (225) , para determinar un instante para la activación del equipo de transmisión de datos (110) en función de la información de transmisión de datos (230) o para activar el equipo de transmisión de datos (110) , de modo que el equipo de transmisión de datos (110) realiza la transmisión de datos (200) en función de las informaciones de transmisión de datos (230) , en el que la señal de iniciación (225) es una primera señal de iniciación (225a) y en el que el dispositivo de transmisión de datos correspondiente está configurado para emitir una segunda señal de iniciación (225b) en respuesta a la recepción de la primera señal de iniciación (225a) ,

una pluralidad de sensores para la detección de una señal de sensor y emisión de una segunda señal de iniciación (125) debido a esta última,

en el que el receptor despertador (120) de cada dispositivo de transmisión de datos está configurado además para estar listo para recibir también la segunda señal de iniciación (125) durante el estado de reposo del equipo de 45 transmisión de datos (110) , y para activar el equipo de transmisión de datos (110) en respuesta a la segunda señal de iniciación (125) , de modo que el equipo de transmisión de datos (110) emite señales de sincronización, en el que cada dispositivo de transmisión de datos esta configurado adicionalmente para emitir una primera señal de iniciación (225) a la recepción de la segunda señal de iniciación (125) ,

caracterizado porque la primera y segunda señal de iniciación presentan informaciones que comunican cuando se deben esperar señales de sincronización que se deben recibir por el equipo de transmisión de datos (110) , y

el dispositivo de transmisión de datos correspondiente está configurado además de modo que las informaciones que presentan la primera y segunda señal de iniciación y comunican cuando se deben esperar las señales de sincronización, se indican en forma de un lapso de tiempo que transcurre hasta la emisión de las señales de sincronización, y la primera y segunda señal de iniciación divergen una de otra de manera que se tiene en cuenta la duración de tiempo que transcurre de una recepción de la primera señal de iniciación hasta la emisión de la segunda señal de iniciación.

12. Sistema de transmisión de datos según la reivindicación 11, en el que cada dispositivo de transmisión de datos está configurado de modo que la primera señal de iniciación (225) emitida comunica cuando se deben esperar las señales de sincronización que se emiten por el equipo de transmisión de datos (110) del dispositivo de transmisión de datos del receptor despertador correspondiente a la segunda señal de iniciación (125) .

13. Procedimiento para la activación de una transmisión de datos (200) con las etapas siguientes:

recepción de una señal de iniciación (125) por un receptor despertador (120) durante el estado de reposo (210) de un equipo de transmisión de datos (110) ;

extracción de una información de transmisión de datos (230) de la señal de iniciación (125) ; y

activación de un equipo de transmisión de datos (110) en respuesta a la señal de iniciación (125) para cambiar del estado de reposo (210) a un estado de funcionamiento (220) , para realizar en el estado de funcionamiento (220) una transmisión de datos (200) con un interlocutor,

en el que la información de transmisión de datos (230) presenta un instante para la activación del equipo de 20 transmisión de datos (110) o el equipo de transmisión de datos (110) se activa de modo que la transmisión de datos (200) se puede realizar en función de la información de transmisión de datos (230) ,

en el que la señal de iniciación (225) es una primera señal de iniciación (225a) y en el que se emite una segunda señal de iniciación (225b) en respuesta a la recepción de la primera señal de iniciación (225a) , 25

caracterizado porque la primera y segunda señal de iniciación presentan informaciones que comunican cuando se deben esperar las señales de sincronización que se deben recibir por el equipo de transmisión de datos (110) , y

las informaciones que presentan la primera y segunda señal de iniciación y comunican cuando se deben esperar las señales de sincronización, se indican en forma de un lapso de tiempo que transcurre hasta la emisión de las señales de sincronización, y la primera y segunda señal de iniciación divergen una de otra de manera que se tiene en cuenta la duración de tiempo que transcurre de una recepción de la primera señal de iniciación hasta la emisión de la segunda señal de iniciación.

14. Procedimiento según la reivindicación 13, en el que el instante de la activación se sitúa después de una duración de tiempo (T) después de la recepción de la señal de iniciación (125) y la activación sólo se realiza en el instante de la activación.

15. Programa informático con un código de programa para la realización del procedimiento según la reivindicación 13 ó reivindicación 14 cuando el programa informático se ejecuta en el ordenador.