PROCEDIMIENTO PARA ORGANIZAR UNA RED DE OBJETOS COMUNICANTES, Y OBJETO COMUNICANTE PARA LA PUESTA EN PRACTICA DEL PROCEDIMIENTO.

Procedimiento para organizar una red de objetos comunicantes, en al menos una partición que comprende una pluralidad de celdas de comunicación cubiertas respectivamente por una pluralidad de nodos líderes adecuados para comunicar entre sí, disponiendo la red de un conjunto de direcciones a asignar escindido en una pluralidad de conjuntos de direcciones que serán gestionados de forma distribuida por los nodos líderes de la red, procedimiento en el que, cuando un nuevo nodo llega a la red, el procedimiento comprende una fase a) de detección de nodo líder seguida, llegado el caso, por una fase b) de detección de nodo miembro, de modo que:

- durante la fase a), si el nuevo nodo detecta en sus proximidades un nodo líder, dicho nodo líder le asigna una dirección extraída de un conjunto de direcciones que gestiona y el nuevo nodo asume el papel de nodo miembro en la celda del nodo líder, estando los mensajes procedentes de o con destino a un nodo miembro que pertenecen a una celda dada, destinados a transitar por medio del nodo líder que cubre dicha celda;

caracterizado porque:

- si el nuevo nodo no detecta nodo líder en sus proximidades, pasa a la fase b),

- durante la fase b), si el nuevo nodo detecta en sus proximidades un nodo miembro que pertenece a una primera celda, asume el papel de líder que cubre una segunda celda, obtiene un conjunto disponible de direcciones a gestionar y se asigna una de las direcciones de dicho conjunto obtenido

Procedimiento para organizar una red de objetos comunicantes, y objeto comunicante para la puesta en práctica del procedimiento.

La invención se refiere a un procedimiento para organizar una red de objetos comunicantes.

Una red de objetos comunicantes está formada por una pluralidad de entidades comunicantes adecuadas para comunicar entre si directamente de manera ad hoc, sin pasar por medio de una estación de base o de un servidor centralizado, generalmente mediante tecnologías de comunicación inalámbrica de bajo coste. Puede tratarse de objetos comunicantes estáticos (ordenador de mesa) o bien móviles (ordenador portátil, PDA, sensor, teléfono móvil, etc.). Dicha red puede crearse de manera espontánea y no posee tecnología definida previamente. Ni servidores de direcciones, ni routers están preconfigurados para la asignación de direcciones y el enrutamiento de los mensajes. Después de su despliegue, la red de objetos se auto-configura y se auto-organiza de manera dinámica, durante una fase de establecimiento de las comunicaciones. Como ejemplos no limitantes de dichas redes, pueden mencionarse redes de sensores o también las redes domésticas.

La auto-configuración de la red pretende particularmente asignar direcciones a los nodos de la red, mientras que la auto-organización pretende organizar la infraestructura de la red, estructurarla, definiendo los papeles respectivos de los diferentes nodos de la red, con el fin de mejorar la eficacia de las comunicaciones y facilitar la puesta en práctica de los servicios. El prefijo "auto" hace referencia a un proceso ejecutado por los propios nodos de la red, sin intervención de una fuente externa a la red. La auto-configuración y la auto-organización son dos mecanismos distintos. Habitualmente, la auto-configuración precede a la auto-organización: cuando se forma una red, en un primer momento, los nodos ponen en práctica un algoritmo de asignación dinámica de direcciones para configurar sus interfaces de red y a continuación, en un segundo momento, participan en una organización general de la red, generalmente basada en las direcciones configuradas previamente.

El mecanismo de asignación de direcciones debe garantizar, ante todo, la unicidad de cada una de las direcciones de nodo en toda la red. Existen diferentes enfoques para la asignación de direcciones en una red de objetos comunicantes. Uno de estos enfoques, descrito en los documentos P. Patchipulusu. Dynamic address allocation protocole for mobile ad hoc networks. Master's thesis, Texas A&M University, 2001, y Y. Sun and E. Belding-Royer. Dynamic address configuración in mobile ad hoc networks. Technical Report, University of California, Junio de 2003, se basa en nodos líderes: uno o más nodos líderes de la red se encargan de la asignación o de la grabación de las direcciones y aseguran la unicidad de las direcciones en toda la red. En caso de pluralidad de nodos líderes, estos últimos sincronizan de manera distribuida la información sobre las direcciones asignadas y/o sobre las disponibles.

En una red ad hoc de objetos comunicantes, el protocolo de auto-organización debe implementarse de manera distribuida en los nodos. Cada nodo toma una decisión local después de recoger informaciones locales. Estas decisiones locales desembocan a una organización global que tiene las propiedades deseadas. Existen en particular protocolos de auto-organización basados en la constitución de "clusters", dicho de otro modo de grupos de comunicación. En cada grupo, un jefe de grupo se encarga de funcionalidades especificas para todos los objetos comunicantes del grupo. Generalmente, el jefe de grupo elegido corresponde al que tenga el identificador más bajo, como se describe en el documento A. Ephremides, J. Wieselthier and D. Baker. A design concept for reliable mobile radio networks with frequency hopping signalling. Proc of the IEEE, 75 (1): 56-73, 1987. Este tipo de protocolo de auto-organización necesita, por lo tanto, que la auto-configuración se haya realizado antes que todos los nodos lancen la elección de los jefes de grupo en la red. También se conocen sistemas en los que la auto-configuración es jerárquica, tal como el que se expone en el documento US 2005/0045423.

La puesta en práctica de de la fase inicial de auto-configuración y de auto-organización de una red de objetos comunicantes necesita la emisión y la recepción por estos últimos, generalmente por vía aérea, de una importante cantidad de datos. Esto viene acompañado por un gran gasto energético. Como ejemplo ilustrativo, algunos sensores consumen hasta la mitad de su batería durante esta fase inicial. El punto critico en el desarrollo de las redes de objetos comunicantes reside esencialmente en la longevidad energética de los objetos comunicantes. Una de las vías de desarrollo de las redes de objetos comunicantes pasa, por consiguiente, por el desarrollo y la utilización de mecanismos de auto-configuración y de auto-organización que consuman menos electricidad, con el fin de aumentar la autonomía energética de los objetos comunicantes. Esto es lo que propone la presente invención.

Para ello, la invención se refiere a un procedimiento para organizar una red de objetos comunicantes, en al menos una partición que comprende una pluralidad de celdas de comunicación cubiertas respectivamente por una pluralidad de nodos líderes adecuados para comunicar entre sí, disponiendo la red de un conjunto de direcciones a asignar, escindido en una pluralidad de conjuntos (pools) de direcciones que serán gestionadas de forma distribuida por los nodos líderes de la red, procedimiento en el que, cuando un nuevo nodo llega a la red, el procedimiento comprende una fase a) de detección de nodo líder seguida, llegado el caso, hbox{por una fase b) de detección de nodo miembro, tales que:}

El procedimiento de la invención permite establecer una estructura virtual de red de objetos comunicantes basada en nodos líderes, que disponen de y gestionan cada uno al menos un conjunto de direcciones, y en nodos miembros conectados a estos nodos líderes. Cada nuevo nodo que llega a la red descubre sus proximidades y a continuación, en función de sus proximidades, determina de forma local su papel y obtiene una dirección. De este modo, el consumo de energía de un nodo se reduce enormemente durante la fase de auto-configuración y de auto-organización: basta con que el nodo detecte si un nodo líder está presente en sus proximidades, por ejemplo observando la recepción de un mensaje de líder difundido regularmente por éste y, en el caso en que el nuevo nodo no está en la zona de cobertura de un nodo líder, detectar si un nodo miembro está presente en las proximidades del nuevo nodo, para deducir de esto a la vez su dirección y su papel (líder o miembro). Gracias a la invención, la auto-configuración y la auto-organización ya no son dos mecanismos diferentes, ejecutados sucesivamente, sino que se fusionan en un solo mecanismo: desde el momento en que un nuevo nodo llega a la red, obtiene a la vez una dirección y un papel (líder o miembro), dicho de otro modo se auto-configura y se auto-organiza ejecutando un solo mecanismo. Las operaciones de auto-configuración y de auto-organización se realizan conjuntamente, dicho de otro modo se fusionan en un solo mecanismo. Cuando el nuevo nodo llega a la red, aprovecha el conocimiento de sus proximidades para decidir localmente su papel (líder o miembro) en la estructura y obtener su dirección según su papel y su ubicación.

Ventajosamente, el nodo miembro detectado por el nuevo nodo en sus proximidades durante la fase b) se convierte en un nodo pasarela entre los dos nodos líderes de las primera y segunda celdas próximas, estando dichos...

1. Procedimiento para organizar una red de objetos comunicantes, en al menos una partición que comprende una pluralidad de celdas de comunicación cubiertas respectivamente por una pluralidad de nodos líderes adecuados para comunicar entre sí, disponiendo la red de un conjunto de direcciones a asignar escindido en una pluralidad de conjuntos de direcciones que serán gestionados de forma distribuida por los nodos líderes de la red, procedimiento en el que, cuando un nuevo nodo llega a la red, el procedimiento comprende una fase a) de detección de nodo líder seguida, llegado el caso, por una fase b) de detección de nodo miembro, de modo que:

caracterizado porque:

2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, en el que, el nodo miembro detectado por el nuevo nodo en sus proximidades durante la fase b) se convierte en un nodo pasarela entre los dos nodos líderes de las primera y segunda celdas próximas, estando dichos nodos líderes destinados a comunicarse entre sí por medio del nodo pasarela.

3. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 y 2, en el que, si dicho nuevo nodo no detecta ni nodo líder, ni nodo miembro en sus proximidades durante las fases a) y b) respectivamente, la fase b) viene seguida por una fase c) durante la cual el nuevo nodo se atribuye un conjunto de direcciones a gestionar, asume el papel de primer nodo líder de una nueva partición de red y atribuye un identificador a dicha partición.

4. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 3, en el que, para determinar el identificador de la nueva partición, dicho primer nodo líder genera un número de forma aleatoria.

5. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en el que, durante la fase a), el nuevo nodo observa la recepción de un mensaje difundido regularmente por los nodos líderes para detectar la presencia de un nodo líder en sus proximidades.

6. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en el que, durante la fase b), el nuevo nodo difunde con destino a sus proximidades un mensaje de petición de un nodo miembro y observa la recepción de un mensaje de aviso de nodo miembro.

7. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en el que, durante la fase b), para obtener un conjunto de direcciones a gestionar, el nuevo nodo transmite una petición de direcciones al nodo líder que cubre la primera celda por medio del nodo miembro próximo detectado en la primera celda y, en respuesta, el nodo líder de la primera celda notifica al nuevo nodo un conjunto de direcciones a gestionar por medio de dicho nodo miem- bro.

8. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en el que, durante la fase b), uno de los dos nodos líderes que cubren respectivamente las primera y segunda celdas transmite a los otros nodos líderes de la partición un mensaje para informarles de la utilización de un nuevo conjunto de direcciones por el nuevo nodo líder que cubre dicha segunda celda.

9. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en el que, estando la totalidad de las direcciones de la red escindida en una sucesión de conjuntos de direcciones disjuntos y comprendiendo cada conjunto un intervalo de direcciones sucesivas, los conjuntos de direcciones sucesivas se atribuyen en un orden dado a los nodos líderes que integran sucesivamente la partición y, en una celda, las direcciones sucesivas del conjunto gestionado por el nodo líder de dicha celda son asignadas en un orden dado a los nodos que integran sucesivamente la celda.

10. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en el que, en el caso en que la red comprende al menos dos particiones independientes una de la otra pero susceptibles de fusionarse, la detección de las dos particiones es realizada por un nuevo nodo que llega a la red durante la fase a) mediante la detección de dos nodos líderes próximos que pertenecen a dos particiones diferentes.

11. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 9, en el que, para fusionar las dos particiones:

12. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 11, en el que un mensaje de notificación de fusión es enviado a los nodos líderes de la primera partición para desencadenar un cambio de las direcciones en la primera partición, mientras que un mensaje de actualización que contiene una información relativa a los conjuntos de direcciones utilizados en la partición después de la fusión y una información sobre el número de líderes de la partición después de la fusión, es enviado a los nodos líderes de la segunda partición.

13. Objeto comunicante adecuado para integrar una red de objetos comunicantes, que comprende:

estando caracterizado el objeto porque comprende:

estando destinados los segundos medios de configuración a ser puestos en práctica después de los primeros medios de configuración, en el caso en que el objeto no ha detectado nodo líder en sus proximidades.

14. Objeto de acuerdo con la reivindicación 13, que comprende además terceros medios funcionales adecuados para asegurar un papel de pasarela para la comunicación entre dos nodos líderes, que se activarán en el caso en que el objeto que está en la celda cubierta por un primer nodo líder, detecte en sus proximidades un nuevo nodo que llega a la red y que asume el papel de líder.

15. Red de objetos comunicantes que comprende una pluralidad de objetos de acuerdo con una de las reivindicaciones 13 y 14, que forman al menos una partición.