Estructura de supertrama de MAC flexible y método de balizamiento.

Dispositivo para su uso en un sistema inalámbrico flexible que soporta modos tanto centralizados comodistribuidos de protocolos MAC,

estando el dispositivo adaptado para funcionar, en cualquier momentodado, como uno de tres tipos: un dis positivo maestro, un dispositivo esclavo y un dispositivo del mismonivel, estando el dispositivo adaptado para coordinar una subred centralizada cuando funciona comodispositivo maestro, estando el dispositivo adaptado para participar en una subred centralizada no como uncoordinador de subred cuando funciona como dispositivo esclavo, y estando el dispositivo adaptado paraparticipar en una subred distribuida cuando funciona como dispositivo del mismo nivel, estando eldispositivo adaptado para comunicarse usando una estructura de supertrama de MAC periódica quecomprende:

un periodo de baliza (BP), estando el dispositivo adaptado para transmitir obligatoriamente una baliza enel periodo de baliza si el dispositivo funciona como dispositivo maestro o dispositivo del mismo nivel,estando el dispositivo adaptado para abstenerse de transmitir una baliza si el dispositivo funciona comodispositivo esclavo,

un periodo de datos/detección/suspensión (DSSP), estando el dispositivo adaptado para llevar a cabo almenos una de las operaciones siguientes: comunicación selectiva de datos, suspensión, y detección decanal para detectar usuarios principales en sistemas cognitivos, y una ventana de señalización (SW),estando el dispositivo adaptado para usar la ventana de señalización para intercambiar información decontrol/gestión, tal como mensajes de entrada de red y peticiones de reserva de canal,independientemente de si el dispositivo funciona como dispositivo maestro, dispositivo esclavo odispositivo del mismo nivel.

Estructura de supertrama de MAC flexible y metodo de balizamiento Esta invencion se refiere en general a sistemas de radio inalambricos, a dispositivos para su uso en tales sistemas, a un metodo de comunicacion en tales sistemas y, mas particularmente, a una estructura de supertrama de MAC periodica mejorada y a un metodo de balizamiento para redes de radio. Se cree que una breve descripcion del protocolo MAC, la supertrama y el despliegue de balizas sea adecuada como antecedentes en el contexto de la presente invencion. El protocolo MAC en un modo esta disenado para funcionar en la banda de iSM de 2, 4 GHz con radi o de salto de frecuencia. Cualquier sistema que usa esta banda en los EE.UU. debe cumplir con las reglas de la FCC. Adicionalmente, si la banda no tiene licencia, el sistema tambien debe poder funcionar en presencia de otros sistemas de radio de banda de iSM, y fuentes de interferencia, por ejemplo hornos microondas. El protocolo MAC tal como se conoce en un modo es un protocolo hibrido que combina mecanismos de acceso tanto de TDMA como de CSMAICA. Los protocolos hibridos MAC pueden ofrecer caracteristicas que garantizan un buen rendimiento en una amplia variedad de condiciones. Tramado: El protocolo MAC en un modo usa una supertrama, que incorpora dos periodos libres de conflicto (CFP) y un periodo de conflicto. El inicio de la supertrama es el punto en el que una estacion comienza a saltar a un canal nuevo y termina inmediatamente antes de que la estacion comience a saltar al siguiente canal. La duracion de la supertrama es fija y es la misma que el periodo de permanencia o salto. El mecanismo de acceso usado durante cada CFP es TDMA, mientras que el mecanismo de acceso usado durante el periodo de conflicto es CSMAICA. Cada uno de los periodos libres de conflicto se divide en varios pares de ranuras de longitud fija, dos por conexion de voz. Puede usarse la primera ranura en cada par para transmitir datos de voz del punto de control a un nodo (enlace descendente) y la segunda se usa para transmitir datos de voz de un nodo al punto de control (enlace ascendente) . Los protocolos MAC en el contexto de la presente invencion pueden clasificarse en dos tipos: distribuidos y centralizados. Los protocolos MAC distribuidos, tales como el MAC de WiMedia, tienen varias ventajas respecto a los enfoques centralizados para soportar escenarios de aplicacion de P2P, que incluyen configuracion de enlace directo, robustez y comparticion de canal flexible. Por otro lado, los protocolos MAC centralizados son deseables, por ejemplo, para soportar el escenario con una alta densidad de dispositivos y para soportar una garantia de OoS mejorada. Evidentemente, cada tipo de protocolo tiene sus ve ntajas en a lgunos escenarios de aplicacion particulares, pero pueden no llegar a ser optimos en otros casos. Por tanto, un protocolo MAC flexible, que funciona en diferentes modos y soporta escenarios que requieren caracteristicas distintas, podria soportar una variedad mas amplia de aplicaciones y, por tanto, tendria un mercado mucho mayor. Sin embargo, los protocolos MAC actuales solo pueden soportar o bien un funcionamiento centralizado o bien un funcionamiento distribuido, principalmente debido a las limitaciones de la estructura de supertrama de MAC existente y sus operaciones relacionadas. Los protocolos MAC distribuidos, tales como DCF (funcion coordinada distribuida) de la norma iEEE 802.11 y EDCA (acceso de canal distribuido mejorado) de la n orma 802.11e, tienen caracteristicas destacables para s oportar escenarios de aplicaciones de P2P (igual a igual) . Soportan configuracion de enlace directo, evitan el punto de fallo y facilitan comparticion de canal de saltos multiples flexible. Sin embargo, no es se ncillo soportar aplicaciones en tiempo real estrictas de OoS, minimizar el consumo de energia y abordar el problema de terminal oculto bajo el contexto de enfoques distribuidos. El MAC de WiMedia proporciona un protocolo de balizamiento distribuido y un protocolo de reserva distribuido (DRP) para abordar tales problemas. Pero el protocolo de balizamiento requiere que cada dispositivo tenga una ranura de baliza en cada periodo de baliza y envie una baliza en cada supertrama, lo que conduce a problemas de ajuste a escala debido a la sobrecarga de las ranuras de baliza en cada supertrama. En otras palabras, se hace muy dificil soportar aplicaciones de alta densidad de nodos debido a la creciente sobrecarga de las ranuras de baliza con el aumento de la densidad de nodos. Por el contrario, los protocolos MAC centralizados o coordinados por punto, tales como el modo HCCA (acceso de canal controlado de HCF, donde HCF significa funcion de coordinacion hibrida) de la norma iEEE 802.11e, son mejores para soportar OoS, aplicaciones de alta densidad, y ahorro de energia. Los protocolos MAC centralizados proporcionan acceso de canal deterministico controlado por un dispositivo coordinador (punto de acceso o cluster principal) , que mejora la eficacia de uso de canal y permite esquemas de ahorro de energia mas eficaces. Sin embargo, la arquitectura centralizada no puede en realidad habilitar la configuracion de enlace de P2P directa, ni evitar un unico punto de fallo y soportar comparticion de canal de saltos multiples flexible. En una red gestionada, se transmite una baliza inmediatamente despues del salto. Esta baliza se usa para mantener sincronizacion de red, controlar el formato de la supertrama y gestionar cuando cada nodo deberia transmitir y recibir datos.

Se usa el CFP (periodo libre de conflicto) al final de la supertrama para la transmision inicial de los datos de voz, mientras que se usa el CFP al comienzo de la supertrama para la retransmision opcional de cualquier dato que no se recibio o se recibio incorrectamente. El periodo de permanencia se fija a 20 ms para proporcionar un rendimiento aceptable con respecto a la latencia. La longitud del periodo de permanencia tambien significa que cada mensaje de datos de voz contiene 20 ms de datos de ADPCM (640 bits) , equivalentes a un campo B DECT extendidoy 48 bits de datos de control, equivalentes al campo A DECT. Ademas, cada paquete transmitido incluye las cabeceras MAC y PHY necesarias.

Con una supertrama de 20 ms, el MAC puede proporcionar o bien 4 c onexiones de voz c on un CFP lo suficientemente grande al comienzo de la trama para permitir que todos los datos de voz se retransmitan, o bien un numero mas grande de conexiones (por ejemplo 6) , pero en este caso, el CFP al comienzo de la trama es solo lo suficientemente grande para la retransmision de datos a partir de dos conexiones.

Se separan el CFP en el que se produce la transmision inicial y el CFP en el que se produce la retransmision por un salto de frecuencia, proporcionando diversidad de frecuencia lo que es particularmente importante dado el entorno en el que el protocolo funcionara.

Al final del primer CFP en la supertrama hay un espacio reservado para una ranura de servicio. La ranura de servicio la usan nodos de voz para comunicarse con el punto de control.

Cada paquete de datos de voz transmitido por un nodo incluye en la cabecera de paquetes un acuse de recibo superpuesto del ultimo mensaje de datos de voz recibido por el nodo, es decir, en el paquete de enlace ascendente, el nodo de voz acusa recibo del paquete de enlace descendente enviado por el punto de control. Este sistema permite que el punto de control determine antes de un salto que transmisiones de datos de voz se perdieron, para determinar las retransmisiones requeridas, y anunciar estas retransmisiones en la baliza al comienzo de la siguiente supertrama. Cada paquete de datos de voz solo puede retransmitirse una vez.

El tiempo entre los dos CFP, el periodode conflicto, se usa para transmisiones de datos usando un protocolo CSMAICA similar al especificado en la norma 802.11 [802.11].

El MAC usa un es quema de co nflicto ra nurado, ac use de r ecibo y r etransmision d e mens ajes d e dat os y u n esquema de fragmentacion para mejorar el rendimiento.

Si n o h ay n inguna co nexion de v oz activa, ento nces el peri odo CSM AICA ocu pa t oda la sup ertrama, co n l a excepcion del espacio requerido para el salto y la baliza, maximizando el caudal de datos.

Si no existe ningun punto de control presente, entonces los nodos de datos pueden crear una red ad hoc en la que el control de la red se distribuye entre todos los nodos.

El uso de la baliza en gestion: la funcion principal de la baliza es permitir que todos los nodos se sincronicen con el patron de saltos de la red.

Tambien se usa la baliza transmitida por el punto de control para gestionar la red durante los periodos libres de conflicto.... [Seguir leyendo]

1. Dispositivo para su uso en un sistema inalambrico flexible que soporta modos tanto centralizados como distribuidos de protocolos MAC, estando el dispositivo adaptado para funcionar, en cualquier momento dado, como uno de tres tipos: un dispositivo maestro, un dispositivo esclavo y un dispositivo del mismo nivel, estando el d ispositivo ada ptado par a coor dinar u na su bred c entralizada c uando fu nciona como dispositivo maestro, estando el dispositivo adaptado para participar en una subred centralizada no como un coordinador de subred cuando funciona como dispositivo esclavo, y estando el dispositivo adaptado para participar e n una s ubred di stribuida cu ando func iona como dis positivo del m ismo nivel, esta ndo el dispositivo adaptado p ara c omunicarse usando u na estructura de supe rtrama de MAC p eriodica que comprende:

un periodo de baliza (BP) , estando el dispositivo adaptado para transmitir obligatoriamente una baliza en el periodo de baliza si el dispositivo funciona como dispositivo maestro o dispositivo del mismo nivel, estando el dispositivo adaptado para abstenerse de transmitir una baliza si el dispositivo funciona como dispositivo esclavo,

un periodo de datosIdeteccionIsuspension (DSSP) , estando el dispositivo adaptado para llevar a cabo al menos una de las operaciones siguientes: comunicacion selectiva de datos, suspension, y deteccion de canal para detectar usuarios principales en sistemas cognitivos, y una ventana de senalizacion (SW) , estando el dispositivo adaptado para usar la ventana de senalizacion para intercambiar informacionde controlIgestion, tal como mensa jes d e entr ada de red y p eticiones de re serva de c anal, independientemente de si el disp ositivo funcio na como d ispositivo maestro, d ispositivo escl avo o dispositivo del mismo nivel.

2. Dispositivo s egun la r eivindicacion 1, en el que el di spositivo esta ada ptado p ara ll evar a ca bo l a comunicacion selectiva de datos en el periodo de datosIdeteccionIsuspension segun una politica de uso que se publica en el periodo de baliza mediante dispositivos de transmision de baliza.

3. Dispositivo segun la reivindicacion 1, en el que el dispositivo esta adaptado para llevar a cabo un acceso de canal controlado para dicho periodo de baliza (BP) , en el que el acceso de canal se basa en la reserva.

4. Dispositivo segun la reivindicacion 3, en el que el dispositivo esta adaptado para llevar a cabo un acceso de canal que se basa en TDMA.

5. Dispositivo segun la reivindicacion 1, en el que el dispositivo esta adaptado para transmitir una baliza en una de multiples ranuras de baliza iguales en las qu e esta dividido el periodo de baliza (BP) , estando numeradas las ranuras de baliza desde cero y aumentando de uno en uno.

6. Dispositivo segun la reivindicacion 5, en el que el dispositivo (1, 2, 3) esta adaptado para enviar una baliza en una ranura de baliza particular, que es propiedaddel dispositivo, y para escuchar otras ranuras de baliza.

7. Dispositivo segun la reivindicacion 5, en el que eldispositivo (1, 2, 3) esta adaptado para usar su baliza para anunciar de manera selectiva su propio numero de supertrama, tipo de dispositivo, iD de subred, longitud de ve ntana de se nalizacion ad emas de a nunciar lo q ue se define en l as normas e xistentes aplicables.

8. Dispositivo segun la reivindicacion 1, en el que el dispositivo esta adaptado para confirmar, actualizar y anunciar un ajuste de una longitud del periodo de baliza cuando se transmite una baliza, mediante lo cual la longitud es ajustable entre un numero minimo predeterminado de ranuras y un maximo.

9. Dispositivo segun la reivindicacion 2, en el que el dispositivo esta adaptado para solicitar unirse al periodo de baliza, mediante lo cual se extiende el periodo de baliza, y abandonar el periodo de baliza, mediante lo cual se reduce el periodo de baliza.

10. Dispositivo segun la reivindicacion 2, en el que el dispositivo esta adaptado para solicitar una extension de la ventana de senalizacion (SW) entre una longitud minima y una longitud maxima si el dispositivo funciona como dispositivo de transmision de baliza.

11. Dispositivo segun la reivindicacion 10, en el que el dispositivo (1, 2, 3) esta adapt ado para incluir un elemento de informacion en su baliza, representando el elemento de informacion una peticion de extension de la ventana de senalizacion (SW) .

12. Dispositivo segun la reivindicacion 1, en el que el dispositivo esta adaptado para llevar a cabo un metodo de acceso de canal basado en conflicto para la ventana de senalizacion.

13. Dispositivo segun la reivindicacion 12, en el que el dispositivo esta adaptado para elegir dicho metodo de acceso de canal basado en conflicto de aloha ranurado y acceso al medio de deteccion de portadora, en el que se usa una longitud de ranura de senalizacion mas pequena que una longitud de ranura de acceso al medio (MAS) normal.

14. Metodo de comunicacion que soporta de manera flexible modos tanto centralizados como distribuidos de protocolos MAC en un sistema inalambrico, comprendiendo dicho metodo:

desplegar una estructura de supertrama de MAC periodica que incluye:

usar un periodo de baliza (BP) , en el qu e un dispositivo transmite obligatoriamente una baliza si el dispositivo f unciona com o d ispositivo ma estro, que c oordina u na su bred ce ntralizada, y si el dispositivo funciona como dispositivo del mismo nivel en una subred distribuida, y en el que un dispositivo n ormalmente se abstie ne de tr ansmitir un a baliz a si el di spositivo funci ona com o dispositivo esclavo, que se coordina por un dispositivo maestro en una subred centralizada;

usar un periodo de dat osIdeteccionIsuspension (DSSP) para la comunicacion selectiva de datos, suspension y deteccion de canal para detectar usuarios principales en sistemas cognitivos;

desplegar una ventana de senalizacion (SW) para intercambiar informacion de controlIgestion de red, tal como mensajes de entrada y peticiones de reserva de canal, pudiendo usarse la ventana de senalizacion por cual quier d ispositivo, ind ependientemente de si el dispositivo fun ciona como dispositivo maestro, dispositivo esclavo, o dispositivo del mismo nivel.