Un método para seleccionar una ruta mediante un nodo entre un nodo de origen y un nodo de destino en una red de malla inalámbrica,

comprendiendo dicho método:

a) recibir dicho nodo un mensaje de solicitud de ruta;

b) verificar dicho nodo una dirección de creador e identificación de mensaje para determinar si el nodo ha visto previamente el mensaje de solicitud de ruta;

c) si el nodo ha visto previamente el mensaje de solicitud de ruta, actualizar un campo de métricas añadiendo un coste de enlace entre el nodo de origen y él mismo;

d) establecer dicho nodo una ruta inversa hacia el nodo de origen en su tabla de encaminamiento;

e) si el nodo es el nodo de destino, o si el nodo tiene una ruta válida no expirada hacia el nodo de destino y el número de secuencia para ese nodo de destino es al menos tan grande como el indicado en el mensaje de solicitud de ruta, responder el nodo unidifundiendo un mensaje de contestación de ruta en retorno al nodo de origen;

f) si una métrica del mensaje de solicitud de ruta es menor que la métrica grabada en su tabla de encaminamiento, actualizar el nodo el campo de métricas para el nodo de origen añadiendo el coste de enlace entre el nodo de origen y él mismo; y

g) si la métrica del mensaje de solicitud de ruta es no menor que la métrica grabada en su tabla de encaminamiento, desechar el mensaje de solicitud de ruta

Protocolo híbrido de encaminamiento para una red con topología de malla.

Campo de la invención

La presente invención se refiere a un mecanismo de encaminamiento (routing) para aprendizaje automático de topología y selección de trayectoria. En particular, la presente invención se refiere a la determinación de rutas en una red de malla de área local inalámbrica basada, en direcciones de control de acceso a los medios.

Antecedentes de la invención

Una red de malla de área local inalámbrica, también denominada red ad hoc inalámbrica basada en LAN, consiste en dos o más nodos interconectados a través de enlaces de radio y que se comunican entre sí directa o indirectamente. Se puede conectar a la Internet o a otra red a través de un portal. En redes de malla de área local inalámbricas, los protocolos de encaminamiento de capas de IP han sido utilizados para descubrir la ruta desde un nodo de origen a un nodo de destino. Los protocolos de encaminamiento ad hoc de capas de IP están basados en las direcciones de IP. Sin embargo, algunos servicios, tales como puntos de acceso de WLAN, envían paquetes de datos basados en la dirección de control de acceso a los medios (MAC) IEEE 802.11 y sólo operan en la capa de enlace (Capa 2). Además, el envío de datos en la Capa 2 es generalmente más rápido que en la capa de IP (Capa 3) debido a que los paquetes de datos no tienen que pasar a la capa de IP.

El protocolo Vector de Distancia Ad Hoc Bajo Demanda (AODV) es un protocolo de encaminamiento ad hoc que opera en la capa de IP. Puede soportar descubrimiento de rutas de unidifusión o multidifusión. Las rutas son descubiertas sobre una base de bajo demanda. Cuando una fuente u origen desea enviar un paquete a un nodo de destino, descubre la ruta hacia el destino mediante emisión de un mensaje de solicitud de ruta por la red si no tiene y necesita una ruta válida hacia el nodo de destino. El mensaje contiene la dirección de IP del nodo de origen y del nodo de destino, junto con otra información necesaria. El nodo de destino o el nodo con una ruta válida hacia el nodo de destino contesta a esta solicitud enviando una contestación de ruta al nodo de origen. Los mensajes de solicitud de ruta y de réplica o contestación de ruta establecen la tabla de encaminamiento en cada uno de los nodos intermedios para trayectorias/rutas de ida y vuelta. Las rutas establecidas expiran si no se utilizan dentro de un tiempo dado de vida de la ruta. El encaminamiento bajo demanda reduce los efectos de rutas obsoletas o viciadas debido a cambios de topología de la red (por ejemplo, a movilidad y fallos del nodo) y a la necesidad de mantener rutas no utilizadas. Sin embargo, ello introduce retardo de descubrimiento de ruta debido a que el nodo de origen necesita establecer la ruta antes de que pueda enviar los datos. El nodo de origen necesita también almacenar temporalmente los datos durante el periodo de descubrimiento de ruta. Tal mecanismo de encaminamiento se describe también el documento US-A1-2005/041628.

El Vector de Distancia de Destino Secuenciado (DSDV) es un protocolo de encaminamiento proactivo para redes de malla de área local inalámbricas. Los nodos en el control de encaminamiento de central telefónica de red envían mensajes para que la tabla de encaminamiento en cada nodo contenga la información de encaminamiento para todos los nodos de destino en la red de malla de área local inalámbrica. Los paquetes de datos son hechos proseguir desde el nodo origen al nodo de destino por medio de los nodos intermedios basándose en las tablas de encaminamiento a lo largo de la trayectoria. Para mantener las rutas válidas y evitar los bucles de encaminamiento debidos al fallo de enlace/nodo y a cambios de topología de la red, cada nodo no sólo actualiza rutas de tránsito periódicamente, sino que también emite las actualizaciones inmediatamente cuando está disponible nueva información significativa. Aunque el DSDV permite que los paquetes sean enviados usando ya sea direcciones de MAC de capa-2 o direcciones de IP de capa-3 y no existe retraso de descubrimiento de ruta, incurre en gastos generales de encaminamiento relativamente elevados debido a emisiones de mensajes de encaminamiento en ancho de red. Especialmente cuando los nodos de una red se mueven muy rápidamente y la topología de la red cambia frecuentemente, se usa una gran parte de capacidad de la red para mantener actual la información de encaminamiento. Además, algunos nodos pueden no enviar los paquetes de datos originados desde otros nodos debido a limitaciones de tratamiento y de batería o por otras razones. Sin embargo, los anteriores protocolos suponen que cada nodo está de acuerdo en transmitir paquetes de datos a otros nodos tras la solicitud y no considera los nodos no-remitentes.

En una red de malla de área local inalámbrica, dos o más nodos se interconectan a través de enlaces de IEEE 802.11. Cada nodo tiene una única dirección de Control de Acceso a Medios (MAC) de IEEE 802.11. Cuando un nodo de origen envía paquetes de datos a un nodo de destino, necesita conocer la trayectoria/ruta desde el nodo de origen al nodo de destino.

Lo que se necesita es un mecanismo de encaminamiento para descubrir y establecer la trayectoria basándose en la dirección de MAC de destino. El problema resuelto por la presente invención consiste en cómo un nodo de origen descubre y establece la trayectoria hacia el nodo de destino sobre la base de la dirección de MAC IEEE802.11 de destino en una red de malla de área local inalámbrica.

Sumario de la invención

Una red de malla inalámbrica LAN (WLAN) consiste en dos o más nodos interconectados a través de enlaces de IEEE 802.11. Cada nodo participaría en un protocolo de encaminamiento para aprendizaje de topología automático y selección de trayectoria. La presente invención proporciona un mecanismo para descubrir la ruta basándose en la dirección de Control de Acceso a Medios (MAC) de IEEE 802.11. El mismo soporta simultáneamente el descubrimiento de la ruta bajo demanda y establecimiento de ruta proactiva. El mecanismo puede descubrir y establecer la ruta para satisfacer los requisitos de calidad y de servicio (QoS) para aplicaciones de multimedia en tiempo real y mantener tal ruta. Además el mecanismo soporta los nodos no-remitentes.

Se describe un método para seleccionar una ruta, mediante un nodo entre el nodo de origen y un nodo de destino en una red de malla inalámbrica, estableciendo la ruta entre el nodo de origen y el nodo de destino usando direcciones de control de acceso a los medios. Se describe también un método para que un nodo seleccione una ruta para unir un grupo de multidifusión en una red de malla inalámbrica estableciendo la ruta entre el citado nodo y el grupo de multidifusión usando direcciones de control de acceso a los medios bajo demanda o encaminamiento proactivo. Aunque la invención descrita en esta memoria se explica en términos de una red de malla de área local inalámbrica, la red dentro de la cual se establecen las rutas no está limitada a una red de malla de área local inalámbrica, sino que puede ser cualquier forma de red de malla inalámbrica. Un punto de acceso con apoderado (proxy) puede unir la red de malla inalámbrica. Con el punto de acceso están asociadas estaciones, pero las estaciones no son miembros de la red de malla inalámbrica, de modo que las comunicaciones con las estaciones tienen lugar a través del punto de acceso y son transparentes para las estaciones asociadas.

Breve descripción de los dibujos

La presente invención se comprenderá mejor a partir de la siguiente descripción detallada cuando se lea en relación con los dibujos que se acompañan. Los dibujos incluyen las siguientes figuras, brevemente descritas a continuación:

La figura 1 representa una red de malla de área local inalámbrica que muestra la inundación de la red de malla con el mensaje Solicitud de Ruta (RREQ) y el establecimiento de la trayectoria inversa.

La figura 2 representa una red de malla de área local inalámbrica que muestra la unidifusión del mensaje Contestación de Ruta (RREP) y establecimiento de trayectoria de envío.

La figura 3A representa una red de malla de área local inalámbrica que muestra la inundación del mensaje de Anuncio de Ruta (RANN) para establecimiento proactivo de la ruta hacia el creador del mensaje de RANN.

La figura 3B representa una red de malla de área local inalámbrica que muestra que un nodo de origen envía un mensaje gratuito de RREP para establecer una ruta inversa al mismo.

La figura 4 es un diagrama...

1. Un método para seleccionar una ruta mediante un nodo entre un nodo de origen y un nodo de destino en una red de malla inalámbrica, comprendiendo dicho método:

2. El método de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende además mantener rutas actualmente usadas en la citada red de malla inalámbrica.

3. El método se acuerdo con la reivindicación 1, que comprende además mantener información sobre todas las rutas entre el citado nodo de origen y dicho nodo de destino usando información de ruta anunciada.

4. El método de acuerdo con la reivindicación 1, en el que dicha red de malla inalámbrica es dinámica y cualquier nodo es capaz de unirse a o salirse dinámicamente de dicha red de malla inalámbrica en cualquier momento.

5. El método de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el citado acto de establecer dicha ruta comprende además:

6. El método de acuerdo con la reivindicación 1, en el que dicho acto de establecer la citada ruta comprende además anunciar mediante un nodo configurado en dicha red de malla inalámbrica rutas para alcanzarla.

7. El método de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende además transmitir periódicamente mensajes de baliza por cada nodo de dicha red de malla inalámbrica hacia sus vecinos con el fin de mantener conectividad local.

8. El método de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende además permitir un punto de acceso para unirse a dicha red de malla inalámbrica, en el que al menos una estación está asociada a dicho punto de acceso y en el que además la citada al menos una estación asociada a dicho punto de acceso no es un miembro de dicha red de malla inalámbrica y en el que además el citado punto de acceso actúa como apoderado (proxy) para la citada al menos una estación asociada a dicho punto de acceso y encaminamiento entre cualquier estación de la citada al menos una estación asociada al citado punto de acceso y cualquier miembro de dicha red de malla inalámbrica es transparente para la citada al menos una estación.

9. El método de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende además soportar nodos de malla no remitentes, en el que dichos nodos de malla no remitentes son o bien nodos de origen o nodos de destino.

10. El método de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende además soportar calidad de servicio realizando establecimiento y mantenimiento de ruta sobre la base de calidad de requisitos de servicio.

11. El método de acuerdo con la reivindicación 1, en el que dicho nodo de destino es un grupo de multidifusión en la citada red de malla inalámbrica.

12. El método de acuerdo con la reivindicación 11, que comprende además mantener rutas actualmente usadas en dicha red de malla inalámbrica.

13. El método de acuerdo con la reivindicación 11, que comprende además mantener información sobre todas las rutas para dicho grupo de multidifusión usando información de ruta anunciada.

14. El método de acuerdo con la reivindicación 11, en el que dicho grupo de multidifusión de la citada red de malla inalámbrica es dinámico y cualquier nodo es capaz de unirse a o salirse dinámicamente de dicho grupo de multidifusión de la citada red de malla inalámbrica en cualquier momento.

15. El método de acuerdo con la reivindicación 11, en el que dicho acto de establecer la citada ruta comprende además:

16. El método de acuerdo con la reivindicación 11, en el que dicho acto de establecer la citada ruta comprende además anunciar, por parte de un líder de grupo configurado de dicho grupo de multidifusión en la citada red de malla inalámbrica, rutas para alcanzarlo.

17. El método de acuerdo con la reivindicación 11, que comprende además transmitir periódicamente mensajes baliza por parte de cada nodo en dicha red de malla inalámbrica hacia sus vecinos con el fin de mantener conectividad local.

18. El método de acuerdo con la reivindicación 11, que comprende además soportar nodos de malla no remitentes, en el que dichos nodos de malla no remitentes son o bien nodos de origen o nodos de destino.

19. El método de acuerdo con la reivindicación 11, que comprende además soportar calidad de servicio realizando establecimiento y mantenimiento de ruta basándose en calidad de requisitos de servicio.

20. El método de acuerdo con la reivindicación 15, que comprende además activar la citada ruta seleccionada.

21. El método de acuerdo con la reivindicación 11, que comprende además derivar un enlace de árbol de multidifusión roto o interrumpido.

22. Un punto de acceso con apoderado (proxy) que comprende:

23. El punto de acceso con apoderado de acuerdo con la reivindicación 22, en el que dicha unidad de encaminamiento de malla comprende además:

24. El punto de acceso de acuerdo con la reivindicación 22, en el que dicho módulo de interfaz de estación se utiliza para transmisión y recepción.