MÉTODO DE COMUNICACIONES, ESTACIONES EMISORA Y RECEPTORA Y PROGRAMAS DE ORDENADOR ASOCIADOS.

Método de comunicación, en un canal de radio (4) en una red (1) que presenta una pluralidad de nodos (2) de telecomunicaciones,

a los cuales están asociados valores respectivos de una métrica, que comprende las etapas siguientes: /a/ emitir, a partir de un primer nodo (S), una petición (REQ) en el canal de radio; /b/ después de la recepción de la petición por al menos un segundo nodo (A), emitir un mensaje de respuesta (ACKA) con un retardo determine en función del valor de métrica que se asocia a dicho segundo nodo

La presente invención se refiere a las técnicas de comunicación utilizadas en las redes de telecomunicaciones. Se aplica, en particular, pero no exclusivamente, a las redes ad hoc.

Las redes ad hoc son redes de comunicación desprovistas de infraestructura fija. Algunas estaciones inalámbricas están provistas de medios de emisión y/o recepción de radio y de protocolos adecuados para formar los nodos de la red ad hoc.

Estas estaciones, que constituyen la red ad hoc, pueden estar bajo la forma de ordenadores fijos

o portátiles, ordenadores de bolsillo, teléfonos móviles, vehículos, aparatos electrodomésticos, etc. Los medios de emisión-recepción pueden estar, además, asociados a objetos simples, tales como sensores o accionadores. Una red ad hoc de sensores permite efectuar así la recogida de informaciones, por ejemplo, con miras a vigilar o controlar instalaciones.

El éxito de las redes ad hoc depende, en gran medida, de la duración de vida útil de las estaciones que constituyen los nodos de la red. La economía de energía es un factor crucial para diseñar redes de sensores con gran duración de vida, en particular porque, de una parte, los nodos son generalmente alimentados por pilas, cuya sustitución o recarga suelen ser costosa y difícil, e incluso imposible, y porque, de otra parte, las fuentes de energía, tales como las pilas o las baterías son fuentes de contaminación.

Las redes ad hoc presentan limitaciones de funcionamiento importantes. Ante todo, no existe infraestructura fija. Los nodos deben cooperar para permitir los cambios. Por otro lado, varía la estructura de la red: nuevos nodos pueden integrar la red, mientras que desaparecen otros nodos, en particular cuando ya no disponen de reserva de energía. Cuando han de enviarse datos desde un nodo a un nodo destinatario final, los datos se transmiten por intermedio de varios saltos sucesivos entre nodos intermedios, estando cada nodo intermedio al alcance de radio del nodo precedente y del nodo siguiente.

Es conocido, a través del documento WO 03/047175, un mecanismo denominado back-off puesto en práctica por un nodo de una red ad-hoc para comprobar un canal de radio previsto para emitir datos. Si, en el momento de la prueba, el canal de radio está ocupado, el nodo espera durante un determinado retardo para volverle a comprobar. El retardo va aumentando, de forma exponencial, a medida que tienen lugar las pruebas sucesivas, lo que evita los fenómenos de colisión.

Para permitir, en particular, a cada nodo, susceptible de emitir datos, dirigir estos datos a un nodo que, de una parte, se encuentra al alcance de la radio-transmisión del nodo emisor y, de otra parte, es el más adecuado por ser el próximo nodo intermedio a recibir y emitir los datos, disponiendo cada nodo de informaciones en cualquier nodo situado dentro de dicho alcance de radio. Los nodos situados al alcance de la emisión de radio de un nodo dado constituyen la vecindad operativa a 1 salto del nodo dado, que varía en función de varios factores tales como la introducción o la desaparición de nodos, la distancia entre el nodo considerado y los nodos vecinos, las potencias de transmisión de los nodos, las ganancias y los diagramas de radiación de las antenas respectivamente asociadas a los nodos, las interferencias, etc.

Estas informaciones de las que disponen cada nodo X, relativas a los nodos de su vecindad operativa a 1 salto, son, en particular, utilizadas para definir, dentro del marco de las decisiones de encaminamiento, estando el nodo Y entre los que constituyen la vecindad a 1 salto del nodo X, al cual el nodo X debe dirigir un mensaje a remitir, por último, a un nodo objetivo D.

Estas informaciones que definen la vecindad operativa a 1 salto, se obtienen, en la técnica anterior, con la ayuda de intercambios periódicos de informaciones. Cada nodo envía periódicamente un paquete de datos denominado «HELLO», que contiene su identificador y un valor asociado a este nodo, denominado métrica. Al escuchar los paquetes HELLO así emitidos, cada nodo X construye y mantiene una tabla de datos que comprende los identificadores de los nodos de cuya procedencia el nodo X ha recibido recientemente un paquete HELLO y su valor de métrica respectivo. Esta tabla define los nodos que constituyen la vecindad a 1 salto del nodo X. Cuando un nodo X debe seleccionar un nodo entre los nodos de su vecindad a 1 salto, hacia donde transmitir datos, realiza esta selección en función de la tabla de datos de la que dispone.

Esta técnica presenta, no obstante, inconvenientes. Ante todo, el envío de los paquetes HELLO, que permite la actualización de la tabla de informaciones de un nodo, sólo tiene lugar en periodos dados. Las informaciones contenidas en la tabla se hacen, por lo tanto, rápidamente obsoletas y las decisiones tomadas como resultado de la explotación de estas informaciones no son, por lo tanto, siempre pertinentes.

Por otro lado, la puesta en práctica de estos intercambios sistemáticos consume una cantidad de energía no despreciable y ello con independencia de la utilización, o no, por un nodo de las informaciones contenidas en un nuevo paquete HELLO recibido.

**(Ver fórmula)**

Por otro lado, este mecanismo de intercambio de informaciones y de utilización de la tabla se puede considerar como perteneciente a la capa de encaminamiento y no tiene en cuenta las restricciones corrientes al nivel de la capa MAC, lo que conduce a pérdidas de energía.

Por lo tanto, existe necesidad de recoger, al nivel de un nodo, informaciones que caracterizan los nodos de su vecindad a 1 salto, que no estén obsoletos y de limitar los gastos energéticos de los nodos.

Según un primer aspecto, la invención da a conocer un método de comunicación, en un canal de radio en una red que presenta una pluralidad de nodos de telecomunicación, a los que se asocian valores respectivos de una métrica, que comprenden las etapas siguientes:

/a/emitir, a partir de un primer nodo, una petición en el canal de radio;

/b/como resultado de la recepción de la petición por al menos un segundo nodo, emitir un mensaje de respuesta con un retardo determinado en función del valor de métrica que se asocia a dicho segundo nodo.

Un método, según la invención, permite así al primer nodo conocer la métrica de un nodo o de varios nodos, que se encuentran en su vecindad a 1 salto. Estas informaciones, en la vecindad a 1 salto, se proporcionan a petición solamente, cuando el primer nodo tiene necesidad de estas informaciones, lo que permite, de una parte, limitar la obsolescencia de estas últimas y permite, de otra parte, economizar energía.

En una forma de realización, el retardo es una función creciente o una función decreciente de la métrica. Esta disposición permite que el primer nodo reciba primero la respuesta del nodo, entre los nodos de su vecindad a un salto, que le interesare en particular, por ejemplo porque es el más próximo del nodo objetivo, o el que tiene más energía residual, etc.

En una forma de realización, el primer nodo selecciona el segundo nodo que ha emitido el primer mensaje de respuesta a la petición.

En una forma de realización, los nodos están adaptados para escuchar el canal de radio, mediante intermitencia y en una primera forma, el primer nodo pasa al modo inactivo de escucha del canal de radio, al final de la recepción del mensaje de respuesta emitido el primero en el canal de radio, y hasta el final de un periodo fijado a partir de la emisión de la petición, siendo dicho periodo fijado en función de valores mínimo y máximo de la métrica. Esta disposición permite transmitir los datos al punto de la vecindad a un salto más adaptado, con lo que se permite a la red economizar la energía eléctrica global de los nodos.

En una forma de realización, el segundo nodo está adaptado para pasar al modo activo de escucha al final de dicho periodo fijado. Esta disposición permite al conjunto de los segundos nodos, de la vecindad a un salto del primer nodo, que ha respondido la petición, estar todos a la escucha de un mensaje corto emitido, en la primera forma, en este momento por el primer nodo e indicando el segundo nodo seleccionado. Los segundos nodos no seleccionados pueden retornar, a continuación, al modo inactivo de recepción.

En una forma de realización, el método comprende, en una segunda forma, las etapas siguientes desde el final de la emisión del mensaje de petición:

1. Método de comunicación, en un canal de radio (4) en una red (1) que presenta una pluralidad de nodos (2) de telecomunicaciones, a los cuales están asociados valores respectivos de una métrica, que comprende las etapas siguientes:

/a/ emitir, a partir de un primer nodo (S), una petición (REQ) en el canal de radio;

/b/ después de la recepción de la petición por al menos un segundo nodo (A), emitir un mensaje de respuesta (ACKA) con un retardo determine en función del valor de métrica que se asocia a dicho segundo nodo.

2. Método, según la reivindicación 1, en donde el retardo determinado es una función creciente

o una función decreciente de la métrica.

3. Método, según la reivindicación 1 o la reivindicación 2, que comprende, además, la selección por el primer nodo (S), del segundo nodo (A) habiendo emitido el primero un mensaje de respuesta (ACKA) a la petición (REQ).

4. Método, según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, estando los nodos (2) adaptados para escuchar el canal de radio de forma intermitente, en donde, en un primer modo, el primer nodo (S) pasa al modo inactivo de escucha del canal de radio (4) al final de la recepción del mensaje de respuesta (ACKA) emitido primero en el canal de radio, y hasta el final (T2) de un periodo fijo a partir de la emisión de la petición, siendo fijado dicho periodo en función de valores mínimo y máximo de la métrica.

5. Método, según la reivindicación 4, en donde el segundo nodo (A) está adaptado para pasar al modo activo de escucha al final (T2) de dicho periodo fijo.

6. Método según la reivindicación 5, que comprende las etapas siguientes desde la terminación (T2) de dicho periodo fijo:

- emisión de un mensaje de selección (ELEC1) por el primer nodo (S), indicando un nodo seleccionado y luego, emisión de un mensaje de datos (DATA);

- recepción de dicho mensaje de selección por el segundo nodo (A); a continuación, si el nodo indicado, en dicho mensaje, no es el segundo nodo, paso del segundo nodo al modo inactivo de escucha de radio y, si no es así, mantenimiento en el modo activo de escucha de radio con miras a recibir el mensaje de datos.

7. El método según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende, en un segundo modo, las etapas siguientes desde el final de la emisión del mensaje de petición (REQ):

- emisión de un mensaje de selección (ELEC2) por el primer nodo (S), que indica un nodo seleccionado, seguida por la emisión de un mensaje de datos (DATA) y de un mensaje de perturbación (OCC) con el objeto de ocupar el canal de radio hasta el final (T2) de un periodo fijado a partir de la emisión de la petición, siendo fijado dicho periodo en función de valores mínimo y máximo de la métrica.

8. El método, según la reivindicación 7 y una de las reivindicaciones 4 a 6, en donde el primer nodo (S) selecciona un modo entre el primer modo y el segundo modo, en función de una comparación que realiza, entre un valor umbral fijo y el retardo de emisión del mensaje de respuesta (ACKA) del segundo nodo (A).

9. El método, según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde el segundo nodo (A) pasa al modo activo de recepción como resultado de la emisión de su mensaje de respuesta (ACKA).

10. El método, según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el retardo determinado antes de la emisión del mensaje de respuesta por el segundo nodo se cuenta a partir del final (T1) de la emisión de la petición (REQ).

11. Estación emisora/receptora (S) para formar un nodo (2) de un red de telecomunicaciones (1) que presenta una pluralidad de nodos, adaptados para comunicarse en un canal de radio (4), a los que se asocian valores respectivos de una métrica, comprendiendo dicha estación:

- medios para emitir una petición (REQ) en el canal de radio;

- medios para recibir, procedente de al menos un nodo, un mensaje de respuesta a la petición;

- medios de medida temporal para medir un retardo, relativo a la emisión de dicho mensaje de respuesta a la petición y que dependen del valor de la métrica asociada a dicho nodo;

**(Ver fórmula)**

- medios para seleccionar un nodo en función de dicho retardo medido.

12. Estación emisora/receptora para formar un nodo (2) de una red de telecomunicaciones (1) que presenta una pluralidad de nodos adaptados para comunicarse en un canal de radio (4) a los cuales están asociados valores respectivos de una métrica, que comprende:

- medios para recibir una petición (REQ) procedente de un nodo;

- medios para emitir un mensaje de respuesta (ACKA) a dicha petición con un retardo determinado en función del valor de la métrica que se asocia al nodo (A) que ha recibido la petición.

13. Red de telecomunicaciones que presenta una pluralidad de nodos (2) adaptados para comunicarse en un canal de radio (4) a los cuales se asocian valores respectivos de una métrica, comprendiendo dichos nodos una estación emisora/receptora conforme a la descrita en la reivindicación 11 y a la descrita en la reivindicación 12.

14. Programa de ordenador a instalar en una estación emisora/receptora, según la reivindicación 11, para formar un nodo (2) de un red de telecomunicaciones (1) que presenta una pluralidad de nodos adaptados para comunicarse en un canal de radio (4) a los cuales se asocian valores respectivos de una métrica, comprendiendo dicho programa instrucciones para poner en práctica las etapas siguientes, en el momento de una ejecución del programa por medios de tratamiento de dicha estación:

- emitir una petición (REQ) en el canal de radio;

- recibir, procedente de al menos un nodo (A), un mensaje (ACKA) de respuesta a la petición;

- medir un retardo relativo a la emisión de dicho mensaje de respuesta a la petición y que depende del valor de la métrica que se asocia a dicho nodo;

- seleccionar un nodo en función de dicho retardo medido.

15. Programa de ordenador a instalar en una estación emisora/receptora, según la reivindicación 12, para formar un nodo (2) de una red de telecomunicaciones (1) que presenta una pluralidad de nodos adaptados para comunicarse en un canal de radio (4) a los cuales están asociados valores respectivos de una métrica, estando dicha estación adaptada para comunicarse con una estación, según la reivindicación 11, comprendiendo dicho programa instrucciones para poner en práctica las etapas siguientes, en el momento de una ejecución del programa por medios de tratamiento de dicha estación:

- recibir una petición (REQ) procedente de un nodo (S);

- emitir un mensaje de respuesta (ACKA) a dicha petición, con un retardo determinado en función del valor de métrica que se asocia al nodo (A) que haya recibido la petición.