Método y sistema de comunicación inalámbrica de bajo consumo.

Método y sistema de comunicación inalámbrica de bajo consumo.

El método comprende:

- gestionar el envío desde un dispositivo inalámbrico de un primer tipo (GW, GWA, GWB) de una señal de despertar a un dispositivo inalámbrico de un segundo tipo (NA, NB, NC); y

- activar una unidad de recepción/transmisión de datos (C1, C2) del dispositivo inalámbrico de un segundo tipo (NA, NB, NC) mediante una unidad receptora de bajo consumo del mismo, cuando la unidad receptora de bajo consumo recibe la señal de despertar.

El método comprende gestionar, por parte del dispositivo inalámbrico de un primer tipo (GW, GWA, GWB), la señal de despertar, por lo que se refiere a su envío y a su contenido, en base a información previamente adquirida asociada con el dispositivo inalámbrico de un segundo tipo (NA, NB, NC).

El sistema está adaptado para implementar el método de la invención.

Método y sistema de comunicación inalámbrica de bajo consumo Sector de la técnica La presente invención concierne, en un primer aspecto, a un método de comunicación inalámbrica de bajo consumo que comprende activar unidades durmientes de recepción/transmisión de datos de dispositivos inalámbricos mediante el envío de señales de despertar a dichos dispositivos, y más en particular a un método que utiliza información previa adquirida asociada a los dispositivos inalámbricos para gestionar el envío y generar o modificar el contenido de las señales de despertar.

Un segundo aspecto de la invención concierne a un sistema de comunicación inalámbrica de bajo consumo adaptado para implementar el método del primer aspecto.

Estado de la técnica anterior

Las redes de sensores inalámbricas pueden estar formadas por un gran número de nodos sensores/actuadores y nodos repetidores que permiten establecer una red mallada a través de la cual la información se transmite con multi-saltos.

La mayoría de los nodos sensores/actuadores no disponen de conexión a la red eléctrica, por lo que su alimentación proviene de baterías incorporadas al propio nodo. Para optimizar el consumo de energía de estos nodos sensores, y conseguir que el ciclo de vida de las baterías sea lo más largo posible, es necesario implementar métodos y sistemas que permitan reducir al máximo el consumo de energía por parte de estos nodos.

Unos de tales métodos es el consistente en mantener como mínimo parte del nodo en un estado ?durmiente? mientras no tenga que realizar ninguna tarea, y ?despertarlo? mediante el correspondiente envío de una señal de despertar, conocida comúnmente como señal de ?wake-up?.

Son conocidas diversas propuestas que describen diferentes implementaciones de métodos de despertar nodos mediante señales de ?wakeup?. A continuación se citan y describen brevemente algunas de ellas.

En GB2421153 se propone sistema para una red de sensores que permite ampliar la vida de las baterías de los nodos mediante el empleo de operaciones MAC (acrónimo del inglés ?Medium Access Control?) que incluyen el envío de una señal de ?wake-up? a un nodo receptor, y re-enviándola éste a otros nodos, incluyendo la señal de ?wake-up? un parámetro (por ejemplo: tasa de bits y/o tasa de ?chip? y/o ancho de banda) para incrementar la ganancia de procesado.

EP 2157824A1 propone un método para despertar un nodo de red, previsto para conectar una red con un terminal, cuando un módulo de control del mismo detecta la presencia de una señal con un patrón o secuencia predefinida proveniente del terminal o de la red.

KR20090054850 propone un método donde un dispositivo móvil activa un módulo inalámbrico para conexión a internet cuando un módulo de comunicación móvil del mismo recibe una señal de "wake-up".

La solicitud US2010110948A1 propone despertar a un dispositivo móvil enviándole una señal de "wake-up? que puede incluir información indicando los datos que tiene pendientes de recibir el dispositivo móvil.

La solicitud US2008084836A1 propone un método en el que un receptor simple de un dispositivo, cuando recibe una señal de "wake-up", despierta a un receptor más complejo del mismo dispositivo, donde la señal de "wake-up? es, para una realización, una señal de una frecuencia específica. El receptor simple puede estar permanentemente activado o de manera intermitente (periódica o no) .

La solicitud internacional WO2011029983A1 propone un método y un aparato en el que este último identifica una señal de "wake-up? recibida y en función de esta identificación despierta y utiliza uno u otro, de entre varios posibles, módulos o dispositivos radio del aparato, seleccionándolos, por ejemplo, porque estos son aptos para trabajar con uno u otro protocolo de comunicaciones (por ejemplo Bluetooth, IEEE 820.11, IEEE 802.15.4) , y se elige el que puede trabajar con el protocolo de la señal de ?wake-up" recibido.

En la solicitud US20110194471A1 se propone un aparato y un método de "wake-up? para nodos sensores, donde el sensor recibe una señal de "wake-up", extrae una dirección de la misma y la compara con una que le proporciona un servidor, y si la comparación es exitosa envía un "evento? detectado o genera la dirección de otro sensor. En su memoria descriptiva se indica que el servidor puede asignar información de dirección de ?wake-up? en función del número de nodos sensores cuyas direcciones tiene registradas.

No se indica en US2011019447A1 la posibilidad de gestionar el envío y el contenido de la señal de ?wake-up? para un nodo en base a información adquirida previamente respecto a dicho nodo en particular.

En EP1657852A1 se propone un mecanismo para comunicar nodos, que incluye enviar una señal de "wake-up? desde un nodo a otro nodo, donde la señal de "wake-up? incluye información de control para controlar la comunicación entre los nodos.

La duración y el inicio de la señal de "wake-up? se calculan basándose en información del tiempo en el que los nodos están ?escuchando? para recibir esta señal de "wake-up".

En EP1657852A1 no se describe gestionar el envío y el contenido de la señal de ?wake-up? para un nodo en base a información adquirida previamente respecto a dicho nodo en particular.

En estas clase de sistemas existe un compromiso, energético y relativo al retardo, entre cuán profundo un nodo ?duerme? y cuanto tiempo el nodo necesita para despertar con el fin de enviar o recibir paquetes de datos, tal y como se especifica en [1].

En un sistema de radio simple convencional cuando un nodo sensor necesita enviar datos, éste tiene que asociarse a un coordinador de la red, para lo cual se utiliza un protocolo de intercambio de mensajes con el fin de realizar dicha asociación.

En la Fig. 1 se ilustra uno de tales sistemas de radio simple, donde un coordinador de red, en la forma de una pasarela de acceso móvil GW, se asocia con tres nodos NA, NB y NC, mediante un proceso de asociación que se inicia tras enviarles a cada uno de ellos una baliza, y que incluye el mencionado intercambio de mensajes, en particular de los mensajes ?Association Req?, ?Data Req? y ?Association Res?, tras lo cual la asociación ha finalizado y puede iniciarse la transferencia de datos entre el coordinador GW y cada nodo NA, NB y NC.

En esta clase de sistemas de radio simple, la documentación existente propone nuevos mecanismos para protocolos específicos con el objetivo de reducir el número de tramas de datos que necesitan ser enviadas. Ello se lleva a cabo, por ejemplo para el caso del protocolo 802.15.4:

- Modificando campos en el protocolo estándar [2]

- Reduciendo primitivas redundantes [3]

Existen también los conocidos como sistemas de radio dual, donde los nodos sensores disponen como mínimo de una unidad de radio compleja y de una unidad de radio simple (como es el caso del dispositivo descrito en US2008084836A1.

Uno de tales sistemas de radio dual se ilustra en la Fig. 2. La unidad de radio compleja se encuentra típicamente durmiendo. Cuando la pasarela de acceso móvil GW pasa por las cercanías de los nodos sensores NA, NB, NC, ésta los despierta mediante el envío de una señal de ?wake-up? a los mismos. Si el nodo sensor es el destinatario de dicha señal de ?wake-up?, recibida en su unidad de radio simple, despierta a la unidad de radio compleja la cual iniciará el proceso de asociación con la pasarela móvil GW.

La señal de ?wake-up? puede ser utilizada para comunicar:

- La información que se envía normalmente mediante la trama de la baliza.

- Otra información para configurar el modo de energía del nodo.

La utilización de tal señal de ?wake-up? reducirá el envío de señales, ya que la señal de ?wake-up? evitará enviar la baliza, lo cual reduce el tiempo de asociación e incrementa el tiempo disponible para la transferencia de datos, un factor que es especialmente crítico cuando la pasarela es móvil.

Bajo el nodo NA de la Fig. 2 se ilustran las funciones llevadas a cabo por éste (y por el resto de los nodos NB, NC) tras la recepción de la señal de ?wakeup?, y utilizando el contenido de ésta, donde tales funciones consisten en realizar un intercambio de datos con la pasarela GW (incluyendo el referido al proceso de asociación) , una configuración del nodo y finalmente un cambio de estado a estado ?Sleep? o durmiente.

En la documentación existente puede encontrase esta clase de soluciones en sistemas que utilizan etiquetas de RFID [1].

Explicación de la invención Aparece necesario ofrecer una alternativa al estado de la técnica que cubra las lagunas halladas en el mismo, en particular...

1. Método de comunicación inalámbrica de bajo consumo, que comprende:

- gestionar el envío desde al menos un dispositivo inalámbrico de un primer tipo (GW, GWA, GWB) de al menos una señal de despertar a al menos un dispositivo inalámbrico de un segundo tipo (NA, NB, NC) ; y

-activar al menos una unidad de recepción/transmisión de datos (C1, C2) del dispositivo inalámbrico de un segundo tipo (NA, NB, NC) mediante una unidad receptora de bajo consumo de dicho dispositivo inalámbrico de un segundo tipo (NA, NB, NC) cuando dicha unidad receptora de bajo consumo recibe dicha señal de despertar, estando el método caracterizado porque comprende gestionar, por parte de dicho dispositivo inalámbrico de un primer tipo (GW, GWA, GWB) , al menos dicha señal de despertar, por lo que se refiere a su envío y a su contenido, en base a información previamente adquirida asociada con el dispositivo inalámbrico de un segundo tipo (NA, NB, NC) .

2. Método según la reivindicación 1, caracterizado porque dicha información previa adquirida es relativa a al menos una de las siguientes informaciones, o una combinación de las mismas:

- información histórica;

- información de comportamiento en comunicaciones pasadas;

- información de asociación de comunicaciones pasadas, incluyendo parámetros de configuración;

- información de diferentes estados de consumo en espera y de

opciones de funcionamiento asociadas a cada estado; -información de localización;

- información identificativa;

- información de tipo de dispositivo; e

- información de capacidades de computación y/o de comunicación.

3. Método según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dicha gestión del envío de la señal de despertar comprende:

- enviar o no enviar la señal de despertar al dispositivo inalámbrico de un segundo tipo (NA, NB, NC) ; y/o

- avanzar o retardar dicho envío; y/o

- realizar o no dicho envío en función de que se cumplan unas condiciones determinadas.

4. Método según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dicha gestión del contenido de la señal de despertar comprende:

-la generación de la señal de despertar; y/o

- la modificación de la señal de despertar; y/o

- la inclusión en la señal de despertar de información de asociación y/o

-la inclusión en la señal de despertar de información que asista en la selección de la unidad de transmisión/recepción de datos del dispositivo inalámbrico de un segundo tipo (NA, NB, NC) que disponga de dos o más unidades de transmisión/recepción de datos distintas (C1, C2) , al menos por lo que se refiere a tecnología o protocolo de comunicación soportado; y/o

-la inclusión en la señal de despertar de información relativa al módulo o módulos de transmisión/recepción de datos que el dispositivo inalámbrico de un primer tipo (GW, GWA, GWB) tiene activos o desea utilizar; y/o

- la inclusión en la señal de despertar de información de selección de uno de diferentes estados de consumo en espera y de opciones de funcionamiento asociadas a cada estado disponibles en el dispositivo inalámbrico de un segundo tipo (NA, NB, NC) .

5. Método según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende realizar dicha gestión del envío y/o contenido de la señal de despertar en base también a información de otra clase no asociada con el dispositivo inalámbrico de un segundo tipo (NA, NB, NC) .

6. Método según la reivindicación 5, caracterizado porque dicha información de otra clase incluye periodicidad con la que se prevé establecer comunicación inalámbrica entre el dispositivo inalámbrico de un primer tipo (GW, GWA, GWB) y el de un segundo tipo (NA, NB, NC) .

7. Método según la reivindicación 6 cuando depende de la 4, caracterizado porque comprende mantener al dispositivo inalámbrico de un segundo tipo (NA, NB, NC) en un estado de consumo alto en espera, mediante el envío de la señal de despertar adecuada, cuando dicha periodicidad está por encima de un valor predeterminado.

8. Método según la reivindicación 5, caracterizado porque dicha información de otra clase incluye información asociada al dispositivo inalámbrico de un primer tipo (GW, GWA, GWB) .

9. Método según la reivindicación 8, caracterizado porque dicha información asociada al dispositivo inalámbrico de un primer tipo (GW, GWA, GWB) es relativa al menos a su localización.

10. Método según la reivindicación 8 ó 9, caracterizado porque dicha información asociada al dispositivo inalámbrico de un primer tipo (GW, GWA, GWB) es relativa al menos a información identificativa.

11. Método según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque está aplicado a una pluralidad de dispositivos inalámbricos de un segundo tipo (NA, NB, NC) de manera idéntica o análoga a como lo está en relación a dicho dispositivo inalámbrico de un segundo tipo, incluyendo la gestión del envío y/o contenido de señales de despertar correspondientes en base a información previamente adquirida asociada con dicha pluralidad de dispositivos inalámbricos de un segundo tipo (NA, NB, NC) .

12. Método según la reivindicación 11 cuando depende de la 9, caracterizado porque comprende enviarle o no la señal de despertar a uno de dichos dispositivos inalámbricos de un segundo tipo (NA, NB, NC) en función de la información de localización del mismo, de sus dispositivos inalámbricos de un segundo tipo (NA, NB, NC) cercanos y del dispositivo inalámbrico de un primer tipo (GW, GWA, GWB) .

13. Método según la reivindicación 2, 9 ó 12, caracterizado porque comprende incluir en la señal de despertar al menos una de dichas informaciones de localización.

14. Método según la reivindicación 13, caracterizado porque comprende, el dispositivo inalámbrico de un segundo tipo (NA, NB, NC) , realizar unas u otras acciones en función de dicha información de localización recibida.

15. Método según la reivindicación 14, caracterizado porque cuando la información de localización recibida por el dispositivo inalámbrico de un segundo tipo (NA, NB, NC) es relativa al menos al dispositivo inalámbrico de un primer tipo (GW, GWA, GWB) , el método comprende decidir, el dispositivo inalámbrico de un segundo tipo (NA, NB, NC) , si intercambiar datos o no con el dispositivo inalámbrico de un primer tipo (GW, GWA, GWB) , en función de dicha información de localización.

16. Método según la reivindicación 4 cuando depende de la 2, caracterizado porque comprende enviar, por parte del dispositivo inalámbrico de un primer tipo (GW, GWA, GWB) , una señal de despertar al dispositivo inalámbrico de un segundo tipo (NA, NB, NC) con el que se ya se ha producido una comunicación previa, incluyendo parámetros de configuración utilizados en dicha comunicación previa, para acelerar el proceso de asociación de la comunicación que se desea establecer.

17. Método según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dicho dispositivo inalámbrico de un primer tipo (GW, GWA, GWB) es un dispositivo de computación móvil y dicho o dichos dispositivos inalámbricos de un segundo tipo (NA, NB, NC) es o son un o unos dispositivos de computación estacionarios, o viceversa.

18. Sistema de comunicación inalámbrica de bajo consumo, que comprende:

-al menos un dispositivo inalámbrico de un primer tipo (GW, GWA, GWB) ; y

- al menos un dispositivo inalámbrico de un segundo tipo (NA, NB, NC) ,

estando el dispositivo inalámbrico de un primer tipo (GW, GWA, GWB) configurado para gestionar el envío de al menos una señal de despertar a al menos dicho dispositivo inalámbrico de un segundo tipo (NA, NB, NC) ;

comprendiendo el dispositivo inalámbrico de un segundo tipo (NA, NB, NC) al menos una unidad de recepción/transmisión de datos (C1, C2) y una unidad receptora de bajo consumo configurada para activar a al menos dicha unidad de recepción/transmisión de datos (C1, C2) cuando dicha unidad receptora de bajo consumo recibe dicha señal de despertar, estando el sistema caracterizado porque dicho dispositivo inalámbrico de un primer tipo (GW, GWA, GWB) está configurado para gestionar al menos dicha señal de despertar, por lo que se refiere a su envío y a su contenido, en base a información previamente adquirida asociada con el dispositivo inalámbrico de un segundo tipo (NA, NB, NC) .

19. Sistema según la reivindicación 18, caracterizado porque está previsto para implementar el método según una cualquiera de las 5 reivindicaciones 1 a 17.

20. Sistema según la reivindicación 18 ó 19, caracterizado porque comprende al menos una base de datos (BD, BDA, BDB) accesible por el dispositivo de un primer tipo (GW, GWA, GWB) para al menos obtener dicha información previamente adquirida asociada a uno o más dispositivos inalámbricos de un segundo tipo (NA, NB, NC) .

21. Sistema según la reivindicación 20, caracterizado porque el dispositivo de un primer tipo (GW, GWA, GWB) está configurado también para registrar en dicha base de datos (BD, BDA, BDB) dicha información previamente adquirida asociada a uno o más dispositivos de un segundo tipo (NA, NB, NC) .

1.

22. Sistema según la reivindicación 20 ó 21, caracterizado porque comprende una pluralidad de dispositivos inalámbricos de un primer tipo (GW, GWA, GWB) y/o una pluralidad de dispositivos de un segundo tipo (NA, NB, NC) .

23. Sistema según una cualquiera de las reivindicaciones 18 a 22, caracterizado porque dicho o dichos dispositivos inalámbricos de un primer tipo (GW, GWA, GWB) es o son un o unos dispositivos de computación móvil y dicho o dichos dispositivos inalámbricos de un segundo tipo (NA, NB, NC) es o son un o unos dispositivos de computación estacionarios, o viceversa.

24. Sistema según una cualquiera de las reivindicaciones 18 a 23, caracterizado porque el dispositivo o dispositivos de un segundo tipo (NA, NB, 25 NC) es o son un o unos sensores y/o actuadores.