Método para la comunicación inalámbrica en una red que comprende un dispositivo de extremo de recursosrestringidos,

y al menos un dispositivo de encaminador, comprendiendo el método las siguientes etapas:

- transmitir, por parte del dispositivo de extremo (ZBLD), una trama de datos que va a retransmitirse a undispositivo de destino en la red,

- recibir, por parte del dispositivo de encaminador (R5), la trama de datos,

- asociar, por parte del dispositivo de encaminador, un retardo a la trama de datos y planificar la transmisiónde la trama después de este retardo, y

- en caso de que el dispositivo de encaminador escuche que la trama de datos se ha retransmitido por otrodispositivo de encaminador, cancelar la transmisión planificada de la trama de datos,en el que el retardo se determina en un intervalo que tiene un valor máximo y un valor mínimo,caracterizado por las siguientes etapas:

- determinar, por parte del dispositivo de encaminador, el dispositivo de destino de la trama de datos,

- comprobar, por parte del dispositivo de encaminador, si dispone de una ruta preestablecida a estedispositivo de destino,

- en caso de que el encaminador no tenga una ruta preestablecida, establecer el retardo como el máximodel intervalo.

Método para la comunicación en una red que comprende un dispositivo zigbee sin batería, red y dispositivo para ello.

Campo de la invención

La presente invención se refiere a un método para la comunicación en una red de control inalámbrico. Más particularmente, la presente invención se refiere a un método para garantizar el mantenimiento de un enlace de comunicación entre un dispositivo de comunicación y un encaminador en una red inalámbrica.

Esta invención, por ejemplo, es relevante para redes inalámbricas que comprenden dispositivos de recursos restringidos que tienen recursos de baja potencia. En una aplicación específica, la presente invención es relevante para redes inalámbricas que usan protocolos de comunicación que cumplen con los protocolos basados en las normas IEEE802.15.4 y también IEEE802.15.4, por ejemplo el protocolo ZigBee.

Antecedentes de la invención

Las redes de control inalámbrico se han vuelto recientemente una tendencia común en el campo de la comunicación, especialmente para construir sistemas de gestión. Las tecnologías inalámbricas presentan ventajas importantes en cuanto a libertad de colocación de dispositivos, portabilidad de dispositivos y reducción del coste de instalación, puesto que no hay necesidad de tirar cables ni de perforar. Por tanto, tales tecnologías son particularmente atractivas para sistemas de interconexión, detección, automatización, control o monitorización que usan dispositivos sensores tales como interruptores de luz, atenuadores de luz, controladores remotos inalámbricos, detectores de luz o movimiento, que deben colocarse en lugares distantes uno del otro y de los dispositivos que controlan, por ejemplo luces.

Uno de los inconvenientes que aparecen en redes similares se refiere a la potencia del dispositivo. De hecho, puesto que los dispositivos no están cableados, ya no pueden recibir la potencia necesaria para realizar todas las operaciones requeridas en la red desde la red principal o a través de la conexión con el controlador. Por tanto, se ha concebido equipar tales dispositivos con baterías incorporadas. Sin embargo, puesto que los dispositivos están bastante limitados en tamaño, las baterías pueden no ser de un gran tamaño, lo que da como resultado o bien una vida útil reducida del dispositivo o bien una sustitución muy laboriosa de la batería.

Se ha sugerido remediar este problema dotando a los dispositivos sensores de fuentes de energía autosuficientes que acumulan energía de su entorno. Aún, la cantidad de energía alcanzable por los acumuladores de energía disponibles en el mercado es muy limitada, lo que significa que las características y funciones de los dispositivos sin batería están restringidas en gran medida.

Entre las funciones que han de mantenerse obligatoriamente para un buen funcionamiento en una red inalámbrica se encuentra la conexión de enlace, que hace posible garantizar en cualquier momento que un dispositivo de recursos restringidos se enlace a un encaminador que retransmite mensajes en su nombre. En implementaciones existentes, por tanto, se establece una relación padre-hijo entre un dispositivo de extremo, generalmente de recursos restringidos, y su encaminador padre. El dispositivo de extremo hijo dirige toda su comunicación al padre para la retransmisión a su destino final. Sin embargo, en caso de un dispositivo de acumulación de energía, esta relación crea un único punto de fallo en la red, porque si se rompe el enlace padre, la comunicación desde el dispositivo de extremo ya no puede realizase satisfactoriamente. Además, en la mayoría de los casos, un fallo de enlace padre de este tipo puede incluso no detectarse por el dispositivo de extremo, debido a un circuito de recepción no usado o no existente en el dispositivo de recursos restringidos, o energía insuficiente para esperar a y recibir la realimentación. De hecho, puesto que el dispositivo de extremo tiene recursos muy limitados, no puede realizar una búsqueda completa con el fin de encontrar un nuevo encaminador padre cuando se pierde la comunicación, por tanto, el funcionamiento en la red está comprometido, así como el funcionamiento del dispositivo de extremo desde la perspectiva del usuario.

Para remediar el problema del único punto de fallo creado por el enlace padre de dispositivos de recursos restringidos, se han propuesto soluciones que usan la comunicación de difusión a nivel MAC. En tales métodos, un dispositivo de origen sólo transmite datos, sin hacer un seguimiento de si se retransmiten por sus vecinos, y sin esperar ningún acuse de recibo. En las capas superiores, se tiene en cuenta la retransmisión, mientras que también pueden filtrarse o evitarse los posibles duplicados mediante mecanismos adicionales. La fiabilidad se logra así permitiendo que varios nodos, con condiciones de propagación diferentes, reciban y, si se requiere, retransmitan la trama. Uno de tales mecanismos de capa superior es la comunicación de multidifusión a nivel de red de 802.15.4/ZigBee: cada nodo dentro de un alcance dado recibe el mensaje, y cada miembro del grupo lo retransmite, una vez o varias veces. Otro de tal mecanismo de capa superior es la difusión de capa de red de 802.15.4/ZigBee. Sin embargo, su fiabilidad se basa en un mecanismo de acuse de recibo pasivo que requiere que el remitente, así como cualquier otro nodo de retransmisión, haga un seguimiento de si sus vecinos retransmiten el mensaje y lo vuelven a intentar, si algunos no lo hicieran.

Ambos mecanismos implican un alto consumo de energía, por ejemplo que resulta del seguimiento de respuesta y/o los posibles reintentos que no pueden soportarse por los dispositivos de extremo. Además, el uso de difusión/multidifusión da como resultado un alto consumo de ancho de banda, debido a múltiples dispositivos en una vecindad dada que retransmiten varias veces, lo que puede conducir de nuevo a una sobrecarga de red y como consecuencia, a una fiabilidad reducida o un fallo temporal desde el punto de vista de un usuario.

El documento D1: US2004/0165532 A1, da a conocer un encaminamiento en gradiente en una red ad-hoc inalámbrica a lo largo de trayectorias multisalto. Los paquetes desde un nodo de origen se envían al destino en una red inalámbrica, en cada uno de un conjunto de nodos de recepción. Los paquetes recibidos se procesan retardando la retransmisión del paquete durante un intervalo de retardo aleatorio. La transmisión de paquetes se monitoriza, durante el intervalo de retardo, para determinar si el paquete ya se envió por otro nodo y si se retransmite el paquete, según la información monitorizada.

El documento D2: US2009/0046622 A1, se refiere a un sistema en el que un nodo de origen difunde un paquete de mensajes de petición de ruta. Cada nodo móvil que recibe el paquete de mensajes de petición de ruta puede simplemente retransmitir el paquete. Puede emplearse una técnica de retardo probabilística en su lugar para evitar desbordar la red con mensajes de petición de ruta. Cada nodo móvil que recibe el paquete de mensajes de petición de ruta retarda la retransmisión y realiza una monitorización para la retransmisión del paquete por otro nodo. El nodo puede retardar el paquete durante un intervalo de tiempo aleatorio o predeterminado.

Sumario de la invención

Por tanto, es un objeto de la invención proponer un método que permita mantener comunicaciones correctas entre un dispositivo de recursos restringidos y una red inalámbrica, sin crear un único punto de fallo y sin implicar demasiado gasto de potencia por un dispositivo de recursos restringidos que origina una comunicación, por ejemplo un dispositivo sin batería.

También es un objeto de la invención proponer un método para la comunicación en una red que reduce la participación del dispositivo de extremo lo más posible.

Aún otro objeto de la presente invención es proponer un método que permita disminuir el consumo de ancho de banda en comparación con los métodos de comunicación fiables existentes que usan difusión y multidifusión, a la vez que permita que el dispositivo de extremo aproveche los múltiples dispositivos con capacidad proxy disponibles en sus proximidades.

Otro aspecto de la invención se refiere a un dispositivo de encaminador para su uso en una red que lleva a cabo un método según la invención, así como una red de este tipo.

A este respecto, la invención proporciona un método para la comunicación inalámbrica en una red que comprende un dispositivo de extremo... [Seguir leyendo]

1. Método para la comunicación inalámbrica en una red que comprende un dispositivo de extremo de recursos restringidos, y al menos un dispositivo de encaminador, comprendiendo el método las siguientes etapas:

- transmitir, por parte del dispositivo de extremo (ZBLD) , una trama de datos que va a retransmitirse a un dispositivo de destino en la red,

- recibir, por parte del dispositivo de encaminador (R5) , la trama de datos,

- asociar, por parte del dispositivo de encaminador, un retardo a la trama de datos y planificar la transmisión de la trama después de este retardo, y

- en caso de que el dispositivo de encaminador escuche que la trama de datos se ha retransmitido por otro dispositivo de encaminador, cancelar la transmisión planificada de la trama de datos,

en el que el retardo se determina en un intervalo que tiene un valor máximo y un valor mínimo, caracterizado por las siguientes etapas:

- determinar, por parte del dispositivo de encaminador, el dispositivo de destino de la trama de datos,

- comprobar, por parte del dispositivo de encaminador, si dispone de una ruta preestablecida a este dispositivo de destino,

- en caso de que el encaminador no tenga una ruta preestablecida, establecer el retardo como el máximo del intervalo.

2. Método según la reivindicación 1, en el que el retardo se determina al menos parcialmente de una manera aleatoria.

3. Método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende la etapa de determinar el retardo asociado a la retransmisión de la trama de datos teniendo en cuenta el coste de trayectoria total de la transmisión al dispositivo de destino.

4. Método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende la etapa de determinar el retardo asociado a la retransmisión de la trama de datos teniendo en cuenta información de estado de ruta, tal como actualización de ruta, número de paquetes retransmitidos a través de esta ruta o tasa de éxito de paquetes en esta ruta.

5. Método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende la etapa de determinar el retardo asociado a la retransmisión de la trama de datos en caso de no existir ruta, teniendo en cuenta además un posible cambio de ubicación de encaminador/dispositivo de extremo.

6. Método según una de las reivindicaciones anteriores, que comprende la etapa de retransmitir la trama de datos con una potencia de transmisión que garantiza la cobertura de dos veces el alcance del dispositivo de extremo.

7. Método según una de las reivindicaciones anteriores, que comprende la etapa de realizar, antes de la retransmisión de la trama de datos, por parte del dispositivo de encaminador, un procedimiento de descubrimiento de trayectoria de encaminamiento para el dispositivo de destino.

8. Método según una de las reivindicaciones anteriores, en el que la retransmisión de la trama de datos da como resultado un establecimiento de la trayectoria de encaminamiento al dispositivo de destino.

9. Método según una de las reivindicaciones anteriores, en el que la trama de datos retransmitida contiene también información de descubrimiento de ruta y se propaga en la red según el mecanismo de descubrimiento de ruta.

10. Dispositivo de encaminador que comprende:

- medios de recepción para recibir la trama de datos desde un dispositivo de extremo en una red inalámbrica,

- medios de transmisión para retransmitir la trama de datos hacia un dispositivo de destino en la red,

- un temporizador para establecer un retardo antes de la transmisión de una trama de datos,