Procedimiento de asignación de canales en una red en malla.

Método que comprende:

recibir una lista (36) de conjunto de canales que indica canales de radio que pueden usarse;

explorar canales de radio en la lista (36) de conjunto de canales y crear una lista de canales de radio en el orden de interferencia que está presente;

iniciar una transmisión de tramas de baliza desde cada uno de una pluralidad de transceptores de radio en un canal de radio principal,

caracterizado por

recibir en un nodo (3) en malla de pasarela la lista (36) de conjunto de canales que indica canales de radio que pueden usarse por el nodo (3) en malla de pasarela;

asignar canales de radio a partir de la lista de canales de radio a cada uno de la pluralidad de transceptores de radio que comprenden el nodo (3) en malla de pasarela; y

comprendiendo cada trama de baliza información descriptiva de un coste (32) de trayectoria que representa una suma de todos los costes de enlace desde el transceptor de radio del nodo en malla de pasarela de vuelta a un punto central, un canal (34) de radio primario que indica el canal de radio principal usado por el transceptor de radio que transmite la trama de baliza, un conjunto (36) de canales de radio que indica sólo los canales de radio que una parte asociada de una red en malla puede usar, y un conjunto de nodos (20, 21, 22, 23) en malla asociados con el transceptor de radio.

Procedimiento de asignación de canales en una red en malla

Campo técnico:

Las realizaciones a modo de ejemplo y no limitativas de esta invención se refieren en general a un método de comunicación inalámbrica, a un medio de memoria y a un aparato.

Antecedentes:

Diversas abreviaturas que aparecen en la memoria descriptiva y/o en las figuras del dibujo se definen a continuación:

AP access point, punto de acceso

BTS base transceiver station, estación transceptora base CRC cyclic redundancy check, comprobación de redundancia cíclica DVB digital video broadcast, difusión de vídeo digital

FDD frequency division duplex, dúplex por división de frecuencia GPS global positioning system, sistema de posicionamiento global

GSM global system for mobile communication, sistema global para comunicación móvil

IEEE institute of electrical and electronics engineers, instituto de ingenieros eléctricos y electrónicos IP internet protocol, protocolo de Internet

MAC medium access control (layer 2, L2) , control de acceso al medio (capa 2, L2)

O&M operations and management, operaciones y gestión PCI peripheral component interface, interfaz de componentes periféricos QAM quadrature amplitude modulation, modulación de amplitud en cuadratura RF radio frequency, radiofrecuencia SGMII serial gigabit media independent interface, interfaz independiente de medios de gigabits en serie TDD time division duplex, dúplex por división de tiempo TDM time division multiplex, multiplexado por división de tiempo USB universal serial bus, bus serie universal

WCDMA wideband code division multiple access, acceso múltiple por división de código de banda ancha Wi-Fi WLAN based on the IEEE 802.11 standard, WLAN basada en la norma IEEE 802.11

WLAN wireless local area network, red de área local inalámbrica WiMAX worldwide interoperability for microwave access (IEEE 802.16 standard) , interoperabilidad mundial para acceso por microondas (norma IEEE 802.16)

WMN wireless mesh network, red en malla inalámbrica La red inalámbrica en malla está volviéndose un método importante para hacer retroceder el tráfico desde nodos de acceso de radio. El campo de la interconexión en red en malla inalámbrica ha evolucionado desde el uso militar

durante las últimas décadas a aplicaciones comerciales tales como las que se encuentran en sistemas WiFi y

WiMAX. La investigación actual ha estado dirigida a una única red de retroceso de radio en malla con una cobertura omnidireccional de 360 grados. Para sistemas multirradio, la investigación ha estado dirigida principalmente a sistemas de punto a punto o de punto a multipunto.

Una red en malla es una red que emplea una de dos disposiciones de conexión: topología de malla completa o topología de malla parcial. En la topología de malla completa, cada nodo está conectado directamente a cada uno de los otros nodos. En la topología de malla parcial, los nodos están conectados a sólo algunos de los otros nodos, pero no a todos. Una WMN es una red inalámbrica que está equipada para gestionar conexiones de muchos a muchos y puede actualizar dinámicamente y optimizar estas conexiones. Esto puede ser (pero no tiene que ser) una “red móvil” en la que se supone que cada uno (o al menos algunos) de los nodos de la red son unidades móviles que cambian su posición con el tiempo. La gestión dinámica de información de encaminamiento complejo, que es muy probable que incluya información acerca de redes externas (por ejemplo, Internet y pasarelas a la misma) , es un desafío para los protocolos en malla (dinámicos) . Las WMN pueden comunicarse según diversas normas de comunicación tales como Wi-Fi y WiMAX, como ejemplo no limitativos. Dentro de una WMN, un sistema que tiene una conexión directa a una red troncal se denomina nodo raíz o pasarela. A menudo no hay enlace directo desde nodos en malla individuales a la pasarela y el tráfico se encamina a través de uno o más saltos a través de otros nodos en malla (por ejemplo, nodos de retransmisión) . Por tanto, la planificación en WMN debe considerar múltiples saltos.

Puesto que las radios están volviéndose menos caras es económicamente viable empaquetar múltiples radios en un nodo en malla. Sin embargo, cuando se usan múltiples radios por nodo surge un problema de asignación de canales, puesto que cada radio tiene que operar en un canal específico. Ese canal debe seleccionarse de modo que se evite la interferencia dentro del nodo y se minimice la interferencia entre nodos y problemas de terminal oculto, mientras que al mismo tiempo se mantiene la conectividad y se optimiza el rendimiento en cuanto a utilización de canal y rendimiento global.

La asignación de canales en sistemas multirradio, por ejemplo, en radios celulares sectorizadas, se ha realizado tradicionalmente usando planificación de radio de implementación previa de manera manual o semiautomática fuera de línea. Esto ha sido viable puesto que los números de nodos han sido bastante pocos, y el coste de una planificación de radio profesional es un porcentaje pequeño del coste total de implementación de la red. Sin embargo, con radios WiFi que operan en un espectro sin licencia y con tamaños de célula menores esto ya no es así. En un sistema de este tipo el número de nodos será normalmente grande, y no puede saberse fácilmente antes de la instalación cómo estos nodos interaccionarán con el entorno en términos de alcance, rebote de señal e interferencia existente en el espectro usado.

Una característica de sistemas de tipo IEEE 802.11 es el uso de una trama de baliza. Una trama de baliza típica tiene una longitud de varias decenas de bytes, siendo aproximadamente la mitad de la longitud una cabecera de trama común y un campo CRC. Como con otras tramas, la cabecera incluye direcciones MAC de origen y destino así como otra información con respecto al proceso de comunicaciones. La dirección de destino se establece en todo unos, que es la dirección MAC de difusión. Esto fuerza a que las todas demás estaciones en el canal aplicable reciban y procesen cada trama de baliza. El campo CRC proporciona una capacidad de detección de errores.

El cuerpo de la trama de baliza está ubicado entre la cabecera y el campo CRC. Cada trama de baliza lleva convencionalmente la siguiente información en el cuerpo de trama.

a) Intervalo de baliza. Esto representa la cantidad de tiempo entre transmisiones de baliza. Antes de que una estación entre en un modo de ahorro de potencia, la estación necesita el intervalo de baliza para saber cuándo reactivarse para recibir la baliza (y saber si hay tramas almacenadas en memoria intermedia en el AP) .

b) Sello de tiempo. Después de recibir una trama de baliza, una estación usa el valor de sello de tiempo para actualizar su reloj local. Este proceso permite una sincronización entre todas las estaciones que están asociadas con el mismo punto de acceso.

c) Identificador de conjunto de servicios (SSID) . El SSID identifica una LAN inalámbrica específica. Antes de asociarse con una LAN inalámbrica particular, una estación debe tener el mismo SSID que el punto de acceso. Los puntos de acceso incluyen el SSID en la trama de baliza para permitir que las funciones de rastreo identifiquen el SSID y configuren automáticamente la interfaz de red inalámbrica con el SSID apropiado. En algunos casos el SSID puede no estar incluido por motivos de seguridad.

d) Tasas soportadas. Cada baliza lleva información que describe las tasas que soporta la LAN inalámbrica particular. Por ejemplo, una baliza puede indicar que sólo ciertas tasas de transmisión de datos (por ejemplo, 1, 2, y 5, 5 Mbps) están disponibles. Con esta información, las estaciones pueden usar métricas de rendimiento para decidir con qué punto de acceso asociarse.

e) Conjuntos de parámetros. La baliza incluye información acerca de los métodos de señalización específicos (tales como espectro ensanchado de saltos de frecuencia, espectro ensanchado de secuencia directa, etc.) . Por ejemplo, una baliza incluiría en el conjunto de parámetros apropiado el número de canal que un punto de acceso de IEEE 802.11b está usando. De la misma manera, una baliza asociada con una red de saltos de frecuencia puede indicar el patrón de saltos de frecuencia y el tiempo de permanencia en cada frecuencia saltada.

f) Información de capacidad. Este campo indica los requisitos de estaciones que desean unirse a la LAN inalámbrica desde la que se originó la baliza. Como ejemplo, la información de capacidad puede indicar que todas las estaciones deben usar privacidad equivalente por cable (WEP) con el fin de unirse a la WLAN.

1. Método que comprende:

recibir una lista (36) de conjunto de canales que indica canales de radio que pueden usarse;

explorar canales de radio en la lista (36) de conjunto de canales y crear una lista de canales de radio en el orden de interferencia que está presente;

iniciar una transmisión de tramas de baliza desde cada uno de una pluralidad de transceptores de radio en un canal de radio principal,

caracterizado por

recibir en un nodo (3) en malla de pasarela la lista (36) de conjunto de canales que indica canales de radio que pueden usarse por el nodo (3) en malla de pasarela;

asignar canales de radio a partir de la lista de canales de radio a cada uno de la pluralidad de transceptores de radio que comprenden el nodo (3) en malla de pasarela; y

comprendiendo cada trama de baliza información descriptiva de un coste (32) de trayectoria que representa una suma de todos los costes de enlace desde el transceptor de radio del nodo en malla de pasarela de vuelta a un punto central, un canal (34) de radio primario que indica el canal de radio principal usado por el transceptor de radio que transmite la trama de baliza, un conjunto (36) de canales de radio que indica sólo los canales de radio que una parte asociada de una red en malla puede usar, y un conjunto de nodos (20, 21, 22, 23) en malla asociados con el transceptor de radio.

2. Método según la reivindicación 1, que comprende además un nodo (20, 21, 22, 23) en malla posterior que anuncia en cada trama de baliza un coste (32) de trayectoria asociado.

3. Método según una cualquiera de las reivindicaciones 1-2, en el que el nodo (20, 21, 22, 23) en malla posterior opera una pluralidad de transceptores de radio para recibir cada trama de baliza y recopilar información, que comprende además estimar un coste de enlace virtual para cada uno de la pluralidad de transceptores de radio.

4. Método según la reivindicación 3, en el que el coste de enlace virtual se estima usando uno o más de coste

(32) de trayectoria, intensidad de señal de baliza, relación señal a ruido de la baliza y el número de nodos (20, 21, 22, 23) en malla asociados para una baliza específica.

5. Método según la reivindicación 3, en el que el coste (32) de trayectoria se calcula añadiendo un coste de enlace adicional, en el que si una trama de baliza recibida indica que el nodo en malla de transmisión tiene al menos un nodo (20, 21, 22, 23) en malla asociado, el coste de enlace adicional se estima para compensar la presencia de al menos un nodo (20, 21, 22, 23) en malla asociado.

6. Método según la reivindicación 5, en el que el coste de enlace adicional se estima usando:

tasa de modulación compensada = tasa de modulación evaluada de canal de radio/ (N+1) , donde N es el número de nodos (20, 21, 22, 23) en malla ya asociados.

7. Método según la reivindicación 5, que comprende además, basándose en la estimación de coste de enlace adicional, seleccionar el coste (32) de trayectoria más bajo para intentar asociarse al nodo (20, 21, 22, 23) en malla correspondiente, incluyendo la asignación de un canal de radio a un primer transceptor de radio.

8. Método según la reivindicación 7, que comprende además asignar canales de radio a otros transceptores de radio para minimizar la interferencia entre los nodos (20, 21, 22, 23) en malla.

9. Método según la reivindicación 5, en el que, si se determina que un nodo (20, 21, 22, 23) en malla particular desde el que se recibe una baliza está asociado con un nodo oculto, comprende además estimar el coste de enlace de manera que se penaliza el nodo (20, 21, 22, 23) en malla particular para reducir la probabilidad de asociación con el nodo (20, 21, 22, 23) en malla particular.

10. Medio (20G) de memoria que almacena instrucciones de programa,

dando la ejecución de las instrucciones de programa mediante un procesador de datos como resultado operaciones que comprenden:

recibir una lista (36) de conjunto de canales que indica canales de radio que pueden usarse;

explorar canales de radio en la lista (36) de conjunto de canales y crear una lista de canales de radio en el orden de interferencia que está presente;

iniciar la transmisión de tramas de baliza desde cada uno de una pluralidad de transceptores de radio en un canal principal,

caracterizado por

recibir en un nodo (3) en malla de pasarela la lista (36) de conjunto de canales que indica canales de radio que pueden usarse por el nodo (3) en malla de pasarela;

asignar canales de radio a partir de la lista de canales de radio a cada uno de la pluralidad de transceptores de radio que comprenden el nodo (3) en malla de pasarela; y

comprendiendo cada trama de baliza información descriptiva de un coste (32) de trayectoria que representa una suma de todos los costes de enlace desde el transceptor de radio del nodo en malla de pasarela de vuelta a un punto central, un canal (34) de radio primario que indica el canal de radio principal usado por el transceptor de radio que transmite la trama de baliza, un conjunto (36) de canales de radio que indica sólo los canales de radio que una parte asociada de una red en malla puede usar, y un conjunto de nodos (20, 21, 22, 23) en malla asociados con el transceptor de radio.

11. Nodo en malla, que comprende:

medios para recibir una trama de baliza desde un transceptor de radio de un nodo en malla adicional

caracterizado por

los medios de recepción adaptados para recibir

la trama de baliza que comprende información descriptiva de un coste (32) de trayectoria que representa una suma de costes de enlace desde el transceptor de radio del nodo (20, 21, 22, 23) en malla adicional de vuelta a un punto central, un canal (34) de radio primario que indica el canal de radio principal usado por la radio que transmite la trama de baliza, un conjunto (36) de canales que indica los canales de radio que una parte asociada de una red en malla puede usar, y un conjunto de nodos (20, 21, 22, 23) en malla asociados con el transceptor de radio que transmite la trama de baliza; y

medios para usar al menos parte de la información para estimar un coste de enlace asociado con el transceptor de radio.

12. Nodo en malla según la reivindicación 11, que comprende además medios, sensibles a una determinación de que el nodo (20, 21, 22, 23) en malla adicional desde el que se recibe una baliza está asociado con un nodo oculto, para estimar el coste de enlace para penalizar el nodo (20, 21, 22, 23) en malla adicional para reducir la probabilidad de asociación con el nodo (20, 21, 22, 23) en malla adicional.