Notificación de canal despejado y ayuda a nodos huérfanos en una red inalámbrica.

Un método para comunicarse de forma inalámbrica desde un dispositivo con por lo menos un nodo en una red de Zigbee inalámbrica

, comprendiendo dicho método, en el dispositivo:

detectar un problema con la comunicación,

llevar a cabo una exploración huérfana sobre un canal actual comenzando con la transmisión de una baliza o un mensaje especial sobre el canal actual para indicar a la red que el dispositivo ha quedado huérfano y desea volver a unirse,

si la exploración huérfana sobre el canal actual no ha tenido éxito, llevar a cabo la exploración huérfana sobre la totalidad de los canales, mediante la transmisión de la baliza o el mensaje especial sobre todos los canales, si la exploración huérfana sobre todos los canales no ha tenido éxito, llevar a cabo un reconocimiento de las condiciones locales sobre la base de una exploración de detección de energía, lo que determina una cantidad de interferencia local en todos los canales,

generar un mensaje de estatus de entorno de red derivado del resultado del reconocimiento, indicando dicho mensaje de estatus de entorno de red el canal más favorable para la comunicación, y

radiodifundir el mensaje de estatus de entorno de red.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/IB2007/050704.

Solicitante: KONINKLIJKE PHILIPS N.V.

Inventor/es: RUDLAND,PHILIP A, JAMIESON,PHIL A, AVERY,DAVID M, SEXTON,ADAM C. R.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • H04L12/56

PDF original: ES-2477872_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Notificación de canal despejado y ayuda a nodos huérfanos en una red inalámbrica Campo de la Invención

La presente Invención se refiere a la determinación de información operativa en una red y, en particular, (si bien no de manera exclusiva), a métodos y a sistemas para determinar tal información en una red inalámbrica de múltiples saltos.

Antecedentes de la Invención

Un formato adecuado para una comunicación en una red inalámbrica es la Especificación ZigBee (53474r6) para enlaces de radio Inalámbricos de bajo coste y de baja potencia, según se define por ZigBee Alliance. Este usa la funcionalidad descrita en la norma IEEE 82.15.4-23. La comunicación entre nodos tiene lugar a través de un número de "canales físicos". La banda de comunicación de 2,4 GHz contiene 16 canales de 82.15.4 separados, de tal modo que un número de Redes de Área Personal (PAN, Personal Area NetWork) pueden funcionar de forma simultánea con cada una en su propio canal y, de esta manera, sin interferir entre si.

Es posible el uso de un único canal por más de una PAN, de manera específica, si están separadas una gran distancia (> 1 - 1 m de separación), o si ambas tuvieran unas velocidades de uso bastante bajas (un ciclo de trabajo bajo).

Un problema con ZigBee es que los dispositivos de WiFi también funcionan en la banda de 2,4 GHz, y el tráfico de WiFI puede Interferir con el tráfico de ZigBee. Los mensajes de WiFi pueden transmitirse a un nivel de potencia mucho más alto, y un canal lógico de WiFi es tan ancho como varios canales lógicos de ZigBee.

Con el fin de que coexistan dos de estos sistemas, seria beneficioso tener la capacidad de señalar qué canales están despejados y conseguir que la red con Interferencia (por ejemplo, la PAN de ZigBee) funcione sobre estos canales.

Los dispositivos de ZigBee tienen la capacidad de evaluar qué canales están despejados - estos llevan a cabo una "Exploración de detección de energía", que devuelve una lista que contiene el nivel de potencia de fondo en cada canal disponible. Por lo tanto, sería posible que el Coordinador de PAN llevara a cabo una exploración y simplemente usara el canal más despejado, si bien esto no es muy bueno para una red grande, debido a que las condiciones de canal varían con la ubicación y, en un punto distinto en la red, el canal seleccionado podría no ser utilizable.

De forma ideal, el Coordinador de PAN (u otra herramienta de puesta en servicio) entraría en contacto con cada dispositivo en la red, y solicitaría los resultados de una exploración de energía. Desafortunadamente, esto solo es posible si se encuentran operativas unas comunicaciones fiables entre todos los dispositivos, caso en el que de todos modos no sería necesario cambio alguno. En la actualidad, no existe solución buena alguna para obtener niveles de energía a partir de unos dispositivos para los que no se dispone aún de una conexión fiable.

La red también necesita gestionar la situación en la que el dispositivo queda huérfano (incapaz de comunicarse con la red) debido a un problema de comunicación local. Esto podría deberse, por ejemplo, a que un Encaminador de WiFi se ha establecido en las cercanías. Un dispositivo huérfano necesita restablecer de algún modo la comunicación con la red para informar al Coordinador de PAN de que no es capaz de comunicarse de forma fiable sobre el canal actual.

La solicitud de patente europea con N° 1 187 54 A2 divulga un método en el que se selecciona una banda de frecuencia mediante la supervisión pasiva de por lo menos una de una pluralidad de bandas de frecuencia disponibles para determinar si la por lo menos una banda de frecuencia es aceptable.

Sumario de la invención

Un objeto de la presente invención es perfeccionar la técnica conocida.

La invención se define por la materia objeto de las reivindicaciones 1 y 1.

En una red de Zigbee, un dispositivo se comunica regularmente con por lo menos un nodo en la PAN; en general, este es su progenitor. Si se detecta un problema con la comunicación, preferiblemente el dispositivo es capaz de llevar a cabo de manera autónoma un procedimiento de readquisición de la red. En una realización que va a describirse, si un dispositivo no es capaz de comunicarse, este entrará en un modo a prueba de fallos temporal hasta que el problema pueda rectificarse. El dispositivo es capaz de llevar a cabo de forma adecuada un reconocimiento de las condiciones locales con el fin de ayudar tanto a este como la red a encontrar un canal

alternativo adecuado y, si el dispositivo no es capaz de reconectarse de forma inmediata, este radiodifunde el resultado de su reconocimiento, es decir, el mensaje de Estatus de Entorno de Red (NES, NetWork Environment Status), con la esperanza de que otro dispositivo en la red lo escuche.

Las ventajas de este enfoque incluyen:

Se envía un número mínimo de mensajes, garantizando que la red no se vea inundada como resultado de intentar arreglar el problema de comunicación.

La potencia de la batería se conserva tanto como es posible.

Cuando un dispositivo queda huérfano, este es capaz de funcionar de forma autónoma tanto en su procedimiento para volverá unirse a la red como en su uso de un modo a prueba de fallos.

De manera opcional, para ayudar a los dispositivos que desean volver a unirse a la red, los nodos de red que funcionan como Encaminadores pueden ser capaces de funcionar temporalmente en múltiples canales para permitirles actuar como un puente entre los nodos huérfanos y el resto de la red. Con una disposición de este tipo, si no existe un nodo de coordinación o control global para la red, un Encamlnador puede comunicarse con otros Encaminadores para facilitar un cambio de canal de red.

Los aspectos de la invención son válidos para la totalidad de los tres tipos de dispositivo de ZigBee - Dispositivo de Extremo, Encaminador y Coordinador - y la siguiente descripción de las realizaciones detalla el procedimiento que puede seguir de forma adecuada cada dispositivo de este tipo en el caso de que este quedara desconectado del resto de la red.

Breve descripción de los dibujos

A continuación se describirán realizaciones de la invención, solo a modo de ejemplo, y con referencia a los dibujos que adjuntos, en los que:

La figura 1 es un diagrama de flujo con anotaciones que ilustra procedimientos para comunicaciones dentro de un dispositivo de extremo en una red inalámbrica;

La figura 2 es un diagrama de flujo con anotaciones que ilustra procedimientos para comunicaciones dentro de un encaminador en una red inalámbrica; y La figura 3 es un diagrama de flujo con anotaciones que ilustra procedimientos para comunicaciones dentro de un nodo de coordinación en una red inalámbrica.

Detalles de la invención

Los diagramas de flujo de las figuras 1 a 3 (que enlazan a un único diagrama de flujo) muestran etapas subsidiarias del proceso global agrupadas y numeradas del 1 al 16. Los comentarios explicativos numerados de forma correspondiente en lo sucesivo detallan las características de proceso en cada una de las etapas subsidiarias.

Etapa 1. Este es el estado por defecto para el Dispositivo de Extremo, que se ilustra en la figura 1. Si no se está enviando o esperando recibir un mensaje, este se encuentra en espera. Esto permite conservar potencia. El modo de espera se detiene, por ejemplo, cuando el dispositivo de extremo tiene que enviar un Mensaje o Interrogación.

Etapa 2. Cuando se envía una interrogación o mensaje, el dispositivo espera un acuse de recibo que indique que el mensaje se recibió con éxito.

Etapa 3. El contador MsgNotRcvd (mensaje no recibido) indica el número de transmisiones de mensaje fallidas.... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Un método para comunicarse de forma inalámbrica desde un dispositivo con por lo menos un nodo en una red de Zigbee inalámbrica, comprendiendo dicho método, en el dispositivo:

detectar un problema con la comunicación,

llevar a cabo una exploración huérfana sobre un canal actual comenzando con la transmisión de una baliza o un mensaje especial sobre el canal actual para indicar a la red que el dispositivo ha quedado huérfano y desea volver a unirse,

si la exploración huérfana sobre el canal actual no ha tenido éxito, llevar a cabo la exploración huérfana sobre la totalidad de los canales, mediante la transmisión de la baliza o el mensaje especial sobre todos los canales, si la exploración huérfana sobre todos los canales no ha tenido éxito, llevar a cabo un reconocimiento de las condiciones locales sobre la base de una exploración de detección de energía, lo que determina una cantidad de interferencia local en todos los canales,

generar un mensaje de estatus de entorno de red derivado del resultado del reconocimiento, indicando dicho mensaje de estatus de entorno de red el canal más favorable para la comunicación, y radiodifundir el mensaje de estatus de entorno de red.

2. Un método tal como se reivindica en la reivindicación 1, en el que la etapa de detección de un problema comprende percibir que un número de mensajes no recibidos se encuentra por encima de un umbral predeterminado.

3. Un método tal como se reivindica en la reivindicación 1 o la reivindicación 2, que comprende además, en el dispositivo, la etapa de intentar entrar en contacto con un dispositivo no predeterminado mediante la radiodifusión de un mensaje sobre un canal previamente usado.

4. Un método tal como se reivindica en la reivindicación 3, en el que la etapa de intentar entrar en contacto con un dispositivo no predeterminado se acciona antes que la etapa de llevar a cabo un reconocimiento.

5. Un método tal como se reivindica en la reivindicación 3, que comprende además, en el dispositivo, la etapa de intentar entrar en contacto con un dispositivo no predeterminado mediante la radiodifusión de un mensaje sobre por lo menos un canal diferente del canal previamente usado.

6. Un método tal como se reivindica en la reivindicación 1, en el que la etapa de llevar a cabo un reconocimiento comprende además la detección de una interferencia local en cada canal disponible.

7. Un método tal como se reivindica en la reivindicación 6, en el que si no se detecta una interferencia, el dispositivo indica en una notificación que existe de forma local un problema no relacionado con la interferencia, y radiodifunde

esta notificación.

8. Un método tal como se reivindica en la reivindicación 1, que comprende además, en un dispositivo adicional de la red, la etapa de enviar una solicitud de cambio de canal con el fin de transferir la comunicación a otro canal.

9. Un método tal como se reivindica en la reivindicación 8, que comprende además la etapa de comunicarse sobre dos canales diferentes.

1. Un dispositivo accionable para comunicarse de forma inalámbrica con por lo menos un nodo en una red de Zigbee inalámbrica, estando dispuesto el dispositivo para:

detectar un problema con la comunicación;

llevar a cabo una exploración huérfana sobre un canal actual comenzando con la transmisión de una baliza o un mensaje especial sobre el canal actual para indicar a la red que el dispositivo ha quedado huérfano y desea volver a unirse,

llevar a cabo la exploración huérfana sobre la totalidad de los canales, tras la detección de que la exploración huérfana sobre el canal actual no ha tenido éxito, mediante la transmisión de la baliza o el mensaje especial sobre todos los canales,

tras la detección de que la exploración huérfana sobre todos los canales no ha tenido éxito, llevar a cabo un reconocimiento de las condiciones locales sobre la base de una exploración de detección de energía, lo que determina una cantidad de interferencia local en todos los canales,

generar un mensaje de estatus de entorno de red derivado del resultado del reconocimiento, indicando dicho mensaje de estatus de entorno de red el canal más favorable para la comunicación; y radiodifundir el mensaje de estatus de entorno de red.