PROCEDIMIENTO PARA LA TRANSMISIÓN DE DATOS DE SALTOS SUCESIVOS EN UNA RED AD HOC CON NODOS OCULTOS.

Procedimiento para la transmisión de datos de saltos sucesivos en una red ad hoc con nodos ocultos,

en el que un nodo con intención de enviar determina la probabilidad de una transmisión de datos libre de colisiones al siguiente nodo y en caso de una alta probabilidad de una transmisión de datos libre de colisiones transmite al siguiente nodo un paquete de datos útiles (S100) sin coordinarse a través del siguiente nodo con los nodos ocultos que se encuentran en el entorno del siguiente nodo en relación con la transmisión de datos al siguiente nodo, considerándose alta la probabilidad de una transmisión de datos libre de colisiones al siguiente nodo en caso de una cantidad de nodos ocultos identificados en el entorno del siguiente nodo que se encuentra por debajo de un valor umbral (S30) o en caso de un volumen de transmisión de datos medio entre el siguiente nodo y cada nodo oculto identificado en el entorno del siguiente nodo que se encuentra por debajo de un valor umbral (S40)

La invención se refiere a un procedimiento para la transmisión de datos de saltos sucesivos (multihop) en una red ad hoc con nodos ocultos.

Una red ad hoc móvil (MANET) está compuesta de un conjunto de terminales de radio que forman una red temporal de forma dinámica, en la que cada terminal de radio sirve de enrutador para el resto de terminales de radio y por tanto no 5 hace falta ninguna infraestructura central.

Un aspecto importante en MANET es la coordinación del acceso al recurso de transmisión usado en común. Sólo se permite que emita un terminal cada vez, ya que de lo contrario se producen colisiones que conducen a la pérdida de las informaciones enviadas.

Un protocolo de Control de Acceso al Medio (MAC (Medium Access Control)) coordina el acceso y define cómo pueden 10 compartir los terminales de radio el limitado recurso de transmisión de una forma eficaz y justa. Precisamente en el campo ad hoc están muy extendidos los procedimientos de MAC que efectúan la coordinación del acceso al canal basándose en las informaciones de la ocupación del canal. Tales procedimientos se engloban bajo la expresión Acceso Múltiple por Detección de Portadora (CSMA (Carrier Sensing Multiple Access)). Un procedimiento WLAN ampliamente extendido IEEE 802.11 se basa en CSMA. 15

En procedimientos de CSMA todas las estaciones listas para enviar supervisan el medio. Cuando el medio ya está ocupado, las estaciones listas para enviar esperan. Cuando el medio no está ocupado, las estaciones listas para enviar tienen permiso para ocupar el medio y enviar. Para evitar colisiones al final de una transmisión se puede controlar el acceso al canal mediante un tiempo de espera aleatorio. Estaciones distintas tienen al final de una transmisión tiempos de espera diferentes, de modo que una estación ocupa el medio en primer lugar. El resto de estaciones reconocen esto 20 mediante la supervisión del canal y se abstienen de su deseo de enviar hasta el final de la transmisión actual. El medio se considera ocupado cuando la intensidad de la señal recibida se encuentra por encima de un valor umbral determinado.

Las MANET tienen una topología aleatoria, dinámica, que a veces cambia rápidamente. Los terminales de radio se comunican directamente con sus terminales de radio vecinos (nodos vecinos) cuando éstos están dentro del alcance o 25 terminales de radio que sirven a través de varios nodos intermedios (saltos sucesivos), que reenvían las informaciones al terminal de radio de destino (nodo de destino). Debido a la estructura descentralizada, este tipo de redes son muy robustas, sin embargo requieren un control propio y una coordinación por los nodos individuales de la red.

Para un funcionamiento de saltos sucesivos, cada nodo de radio mantiene una tabla de enrutamiento con la topología de todos los nodos de radio implicados. Estas tablas de enrutamiento se actualizan mediante el intercambio de datos 30 con los nodos de radio vecinos en el caso de un enrutamiento proactivo en una retícula de tiempo determinada y en el caso de un enrutamiento reactivo, sólo en los momentos del intercambio de datos útiles con los nodos de radio vecinos. Si el nodo fuente encuentra el nodo de destino en la tabla de enrutamiento se transmite el paquete de datos a transmitir desde el nodo de radio listo para enviar a lo largo del camino de enrutamiento de todos los nodos intermedios conocidos hasta el nodo de destino. 35

Se puede llegar a un bloqueo de red cuando dos nodos, como se aprecia en la Fig. 1, en cuyo alcance no está contenido el respectivamente otro nodo, presentan un nodo idéntico que se encuentra dentro de su alcance. Si ambos nodos quieren comunicarse con su nodo idéntico en el mismo instante, sus señales respectivas colisionan, lo que no se puede evitar mediante el procedimiento de CSMA debido a la falta de coordinación de ambos nodos. El rendimiento de la red ad hoc móvil se reduce a causa de un bloqueo de red de este tipo. Al encontrarse los dos nodos que están 40 enviando respectivamente fuera del alcance del otro nodo, representan respectivamente nodos ocultos para el respectivamente otro nodo.

La identificación de tales nodos ocultos en una MANET representa, por tanto, una medida importante para el aumento del rendimiento de la red ad hoc móvil.

Para evitar colisiones de los nodos ocultos se emplea a menudo el procedimiento RTS-CTS según la Fig. 2. A este 45 respecto, en primer lugar un emisor transmite un mensaje corto (RTS) con el que se da a conocer la transmisión. El receptor responde asimismo con un mensaje corto (CTS). A continuación se realiza la propia transmisión de datos útiles. Mediante los mensajes de RTS y CTS se informa a todas las estaciones dentro del alcance del emisor y del receptor sobre la transmisión. No se permite a las otras estaciones emitir durante la propia transmisión para evitar colisiones. 50

La transmisión de los mensajes de RTS y CTS consume capacidad de transmisión que no esta disponible para la transmisión de paquetes de datos útiles. En particular, en el caso de la transmisión de paquetes de datos útiles pequeños, la transmisión de mensajes de RTS y CTS resulta significantemente negativa. En este sentido, el procedimiento RTS-CTS se utiliza sólo a partir de un cierto tamaño de paquete de datos útiles.

Por el documento WO 03/079708 A1 se deriva un procedimiento para la identificación de un nodo oculto. En este caso se envía un mensaje de control desde un nodo listo para enviar a un nodo vecino, en cuyo entorno se encuentra un nodo oculto para el nodo listo para enviar y finalmente se retransmite por el nodo vecino al nodo oculto, que a través del nodo vecino envía un mensaje de acuse de recibo al nodo listo para enviar. Este mensaje de acuse de recibo le sirve al nodo listo para enviar de indicador de la existencia de un nodo oculto que se encuentra en el entorno del nodo 5 vecino.

El objetivo de la invención es conseguir un procedimiento para la transmisión de datos de saltos sucesivos en una red ad hoc con nodos ocultos, que evite colisiones con paquetes de datos útiles de nodos ocultos y a la vez mejore la eficacia del canal de transmisión.

El objetivo se resuelve mediante el objeto del procedimiento según la invención para la transmisión de datos de saltos 10 sucesivos en una red ad hoc con nodos ocultos con las características de la reivindicación 1. Se indican perfeccionamientos ventajosos en las reivindicaciones dependientes.

Según la invención, en caso de una intención de transmisión de datos por parte de un nodo en la red ad hoc, éste determina la probabilidad de una transmisión de datos libre de colisiones y en caso de una alta probabilidad de una transmisión libre de colisiones se ejecuta la transmisión de datos sin realizar un procedimiento de coordinación 15 mediante la asignación de canal de transmisión con los nodos ocultos que se encuentran en el entorno del siguiente nodo.

Solamente en caso de una probabilidad pequeña de una transmisión libre de colisiones se realiza un procedimiento de coordinación mediante la asignación de canal de transmisión con los nodos ocultos que se encuentran en el entorno del siguiente nodo, por ejemplo, mediante un procedimiento RTS-CTS. 20

De esta manera se ocupa el canal de transmisión con una cantidad minimizada de procedimientos de coordinación entre nodos listos para enviar y los nodos ocultos que se encuentran en el entorno del siguiente nodo en comparación con procedimientos del estado de la técnica, de lo que se deriva una eficacia más alta del canal de transmisión.

Para determinar la probabilidad de una transmisión libre de colisiones, el nodo listo para enviar determina el número de nodos ocultos que se encuentran en el entorno del nodo que se encuentra más inmediato en el camino de 25 enrutamiento de su transmisión de datos. Para esto puede evaluar de antemano, de acuerdo con el documento WO 03/088587, las informaciones de enrutamiento intercambiadas con sus nodos vecinos para el enrutamiento sin desaprovechar capacidad de transmisión adicional para la identificación de nodos ocultos. En el documento EP 1 509 006 A1 se desvela un procedimiento para la transmisión de datos de saltos sucesivos con nodos ocultos, que evita colisiones con paquetes de datos útiles de nodos ocultos, que a través de la determinación de un parámetro de tasa de 30 colisiones determina la probabilidad de una transmisión de datos libre de colisiones. Si el valor del parámetro de tasa de colisiones obtenido se encuentra por debajo de un determinado... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para la transmisión de datos de saltos sucesivos en una red ad hoc con nodos ocultos, en el que un nodo con intención de enviar determina la probabilidad de una transmisión de datos libre de colisiones al siguiente nodo y en caso de una alta probabilidad de una transmisión de datos libre de colisiones transmite al siguiente nodo un paquete de datos útiles (S100) sin coordinarse a través del siguiente nodo con los nodos ocultos que se encuentran en 5 el entorno del siguiente nodo en relación con la transmisión de datos al siguiente nodo, considerándose alta la probabilidad de una transmisión de datos libre de colisiones al siguiente nodo en caso de una cantidad de nodos ocultos identificados en el entorno del siguiente nodo que se encuentra por debajo de un valor umbral (S30) o en caso de un volumen de transmisión de datos medio entre el siguiente nodo y cada nodo oculto identificado en el entorno del siguiente nodo que se encuentra por debajo de un valor umbral (S40). 10

2. Procedimiento para la transmisión de datos de saltos sucesivos de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque los instantes con una probabilidad pequeña de una transmisión de datos libre de colisiones al siguiente nodo se determinan como instantes con un volumen de transmisión de datos medio bajo entre el siguiente nodo y cada nodo oculto identificado en el entorno del siguiente nodo (S60).

3. Procedimiento para la transmisión de datos de saltos sucesivos de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, 15 caracterizado porque para la determinación del volumen de transmisión de datos medio entre el siguiente nodo y cada nodo oculto identificado en el entorno del siguiente nodo se registra y se evalúa estadísticamente el tamaño del paquete, el tipo de datos y/o la clase de servicio de cada paquete de datos útiles transmitido entre el siguiente nodo y cada nodo oculto identificado en el entorno del siguiente nodo.

4. Procedimiento para la transmisión de datos de saltos sucesivos de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 3, 20 caracterizado porque el nodo con intención de enviar en el caso de un alto volumen de transmisión de datos medio, en los instantes con un alto volumen de transmisión de datos medio y/o una gran cantidad de nodos ocultos identificados en el entorno del siguiente nodo se coordina con los nodos ocultos que se encuentran en el entorno del siguiente nodo por el siguiente nodo en relación con la transmisión de datos al siguiente nodo (S80).

5. Procedimiento para la transmisión de datos de saltos sucesivos de acuerdo con la reivindicación 4, caracterizado 25 porque la coordinación entre el nodo con intención de enviar y los nodos ocultos que se encuentran en el entorno del siguiente nodo se realiza mediante el procedimiento RTS/CTS.