Funcionamiento de canal de alto rendimiento en una red de área local inalámbrica de malla.

Un punto de acceso, AP, que comprende:

un receptor inalámbrico configurado para recibir de forma inalámbrica datos de configuración y capacidaddesde una serie de unidades de transmisión recepción,

WTRU, los datos de configuración y capacidadincluyendo información relacionada con la coexistencia de un canal de 20 MHz y un canal de 40 MHz;una unidad de memoria configurada para almacenar los datos de configuración y capacidad; y

un transmisor inalámbrico configurado para transmitir de forma inalámbrica, por lo menos a uno de dicha seriede WTRU, datos de configuración específicos de WTRU que comprenden datos de canalización y datos deprotección de herencia en base a los datos de configuración y capacidad almacenados

Funcionamiento de canal de alto rendimiento en una red de área local inalámbrica de malla.

CAMPO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere a redes de área local inalámbricas (WLAN, wireless local area networks) . Más específicamente, la presente invención se refiere a un funcionamiento de canal de alto rendimiento en una WLAN de malla.

ANTECEDENTES

IEEE 802.11s es un borrador de especificación para proporcionar un medio para formar una red de retorno inalámbrica de malla con tecnología WLAN IEEE 802.11. Las redes de malla se conocen asimismo como redes multi-salto, puesto que los paquetes de datos pueden ser retransmitidos más de una vez para llegar a su destino. Esto presenta un paradigma diferente respecto del estándar WLAN original, que trata solamente de topologías en estrella para estaciones (STAs) a conectar a un punto de acceso (AP, access point) utilizando eficazmente comunicaciones de un solo salto a través de un conjunto de servicios básicos (BSS, basic service set) .

IEEE 802.11s trata solamente nodos de red que forman una red de malla y el funcionamiento de mallas WLAN en la red de retorno que es transparente a todas las STAs. Esto significa que, de manera similar a la WLAN IEEE 802.11 heredada, las STAs conectarán a un AP (es decir, un AP de malla que tiene una capacidad de malla) , a través de un BSS. El AP de malla interactúa en el lado de su red de retorno con otros puntos de malla que envían y encaminan tráfico a través de la red de malla hasta un destino. El destino puede ser un portal de malla que encamina tráfico a la red externa o puede ser otro AP de malla acoplado a la red de malla. Escogiendo este enfoque, incluso las STAs heredadas pueden funcionar en una WLAN habilitada para malla. La comunicación entre STAs y un AP de malla en un BSS es completamente independiente de la red de malla. Las STAs desconocen la presencia de la red de malla en la red de retorno.

El estándar de malla WLAN IEEE 802.11s se ha diseñado bajo el supuesto de que la interfaz de radio IEEE 802.11a/b/g heredada puede implementarse en los puntos de malla. El estándar IEEE 802.11s es fundamentalmente independiente de la interfaz radioeléctrica. Por ejemplo, el encaminamiento y el envío de paquetes de datos no dependen de las particularidades de una interfaz radioeléctrica IEEE 802.11a/b/g (tal como el esquema de modulación o la codificación del canal) .

IEEE 802.11s permite asimismo diferentes modos de funcionamiento multicanal simultáneo. Una manera de implementar funcionamiento multicanal es utilizar múltiples dispositivos de radio IEEE 802.11 en un punto de malla, para incrementar la capacidad disponible de tratamiento de datos. Otra posibilidad es utilizar un único dispositivo de radio (denominado marco de canal común (CCF, common channel framework) ) para más de un canal.

La especificación IEEE 802.11n es otra especificación para proporcionar una WLAN de alto rendimiento (HT, high throughput) . Algunas de las características de mejora del rendimiento de IEEE 802.11n son la agregación, el acuse de recibo de bloques (BA, block acknowledgement) mejorado, la concesión de dirección inversa, el ahorro de energía de múltiples consultas (PSMP, power save multiple poll) y el ancho de banda operacional. En IEEE 802.11n, la velocidad de transferencia de datos se incrementa añadiendo o uniendo dos canales adyacentes. El incremento de la velocidad de transferencia de datos se consigue asimismo utilizando varios tonos de datos adicionales con funcionamiento de 40 MHz 802.11, con respecto a la ocupación de canales de 2×20 MHz con 802.11a/g. Sin embargo, no todos los dispositivos IEEE 802.11n pueden soportar funcionamiento a 40 MHz y, por lo tanto, la transición de funcionamiento de 20 MHz a 40 MHz deberá administrarse de manera eficiente. Para conseguir esto, el estándar IEEE 802.11n proporciona algunos mecanismos de administración de canales.

En IEEE 802.11n, se permiten tres modos de funcionamiento dependiendo del ancho de banda y de la capacidad BSS: funcionamiento a 20 MHz, funcionamiento a 20/40 MHz y funcionamiento de coexistencia en fases (PCO, Phased Coexistence Operation) . Cada uno de estos modos tiene reglas de funcionamiento asociadas. En funcionamiento a 20 MHz, todas las STAs funcionarán solamente en un modo de 20 MHz, estén o no las STAs capacitadas para 20 MHz ó 20/40 MHz. En funcionamiento de 20/40 MHz, las STAs eligen el ancho de banda utilizando un mensaje de acción de anchura del canal de transmisión. Además, un dispositivo de 40 MHz protegerá su transmisión con tramas de control heredadas, tales como tramas de petición de envío (RTS, request-to-send) o libre para envío (CTS, clear-to-send) , si el AP de su BSS indica que hay STAs de 20 MHz y/o heredadas en el BSS. En el modo PCO, que es un mecanismo opcional, el BSS alterna entre los modos de 20 MHz y 40 MHz.

Aunque el estándar de malla WLAN IEEE 802.11s intenta mantenerse independiente de la radio en la medida de lo posible, la integración de una radio de alto rendimiento IEEE 802.11n, en lugar de una 802.11a/b/g, sigue planteando varios problemas. Por ejemplo, a diferencia de los sistemas anteriores IEEE 802.11a/b/g que funcionan solamente en ancho de banda de 20 MHz, IEEE 802.11n funciona en anchos de banda tanto de 20 MHz como de 40 MHz.

Con el modo de acceso de canal de malla basado en acceso de canal distribuido mejorado (EDCA, Enhanced Distributed Channel Access) , cuando un punto de malla compite y obtiene un acceso al canal, los puntos de malla en un enlace concreto o en un entorno tienen que dar conformidad antes del acceso al canal o durante el acceso al canal, acerca de los detalles del esquema de canalización a utilizar (es decir, 20 MHz frente a 40 MHz) . Además, IEEE 802.11n utiliza una configuración de subportadora ligeramente modificada cuando utiliza modo completo de 40 MHz, (es decir, utiliza un número mayor de tonos de datos cuando funciona en modo de 40 MHz en comparación con las radios 802.11a de doble canal de 2×20 MHz) . El funcionamiento de doble canal de 2x20 MHz es posible asimismo para la coexistencia con radios heredadas. Debido a que la tecnología IEEE 802.11s actual solamente permite que se comuniquen parámetros de multiplexación por división de frecuencias ortogonales (OFDM, orthogonal frequency division multiplexing) para anunciar la identificación del canal actual a los MP, la utilización de radios IEEE 802.11n en redes de malla WLAN IEEE 802.11s está severamente limitada debido a la limitación con el modo de 20 MHz heredado incluso si se utiliza una radio IEEE 802.11n.

Otro problema con las redes de malla WLAN IEEE 802.11s actuales consiste en el establecimiento y la configuración de un enlace concreto de la malla, un entorno de la malla o toda la red de malla, con respecto a las configuraciones y los modos de canalización de alto rendimiento a utilizar. Por ejemplo, actualmente no es posible impedir o permitir la utilización de acceso de 40 MHz en cualquier versión (40 MHz completo o 2x20 MHz) en un enlace concreto, en un entorno de la malla o en toda la malla. Esto es una limitación con la tecnología IEEE 802.11s actual, en el sentido de que constituye un obstáculo para una utilización eficiente de radios 802.11n y para todas las mejoras IEEE 802.11n propuestas con la tecnología de malla WLAN.

Por lo tanto, sería deseable tener un esquema para superar los inconvenientes anteriores y permitir una integración eficiente de radios IEEE 802.11n en redes de malla WLAN IEEE 802.11s.

El documento US 2005/0181728 A1 describe un método para configurar una comunicación inalámbrica de múltiple entrada múltiple salida (MIMO, multiple input multiple output) que soporta múltiples protocolos de comunicación inalámbrica dentro de una red de área local inalámbrica.

El documento ETSI TR "Electromagnetic compatibility and Radio spectrum Matters (ERM) ; Converged Fixed-Nomadic BWA; System reference document" define requisitos para sistemas de banda ancha convergentes fijositinerantes por debajo de 11 GHz, que pueden afectar a las radiofrecuencias en el sentido de las regulaciones radioeléctricas internacionales y las normas de licencias nacionales.

COMPENDIO

La presente invención se refiere al funcionamiento de canales de alto rendimiento en una WLAN de malla. Una red de malla comprende una serie de puntos de malla y una entidad de administración de la red (NME, network management entity) . La NME está configurada para recuperar datos de configuración y capacidad a partir de los puntos de malla. La NME configura por lo menos un punto de malla con respecto al modo de canalización y protección de herencia IEEE 802.11n, en base a los datos de configuración y capacidad.

BREVE DESCRIPCIÓN... [Seguir leyendo]

1. Un punto de acceso, AP, que comprende:

un receptor inalámbrico configurado para recibir de forma inalámbrica datos de configuración y capacidad desde una serie de unidades de transmisión recepción, WTRU, los datos de configuración y capacidad incluyendo información relacionada con la coexistencia de un canal de 20 MHz y un canal de 40 MHz; una unidad de memoria configurada para almacenar los datos de configuración y capacidad; y un transmisor inalámbrico configurado para transmitir de forma inalámbrica, por lo menos a uno de dicha serie de WTRU, datos de configuración específicos de WTRU que comprenden datos de canalización y datos de protección de herencia en base a los datos de configuración y capacidad almacenados.

2. EL AP según la reivindicación 1, en el que los datos de configuración y capacidad incluyen además información relativa por lo menos a uno de simulación de capa física, espacio de inter-trama reducido, RIFS, protección, protección de campo verde, códigos de bloques espacio temporales, STBC, trama de control, campo de señal de herencia, L-SIG, oportunidad de transmisión, TXOP, protección y funcionamiento de coexistencia en frases, PCO.

3. EL AP según la reivindicación 1, en el que el receptor inalámbrico está configurado además para recibir de manera inalámbrica los datos de configuración y capacidad durante el proceso de asociación o después del mismo.

4. EL AP según la reivindicación 1, en el que el transmisor inalámbrico está configurado además para transmitir de manera inalámbrica una solicitud de datos de configuración y capacidad a, por lo menos, uno de dicha serie de WTRU, y el receptor inalámbrico está configurado adicionalmente para recibir de manera inalámbrica los datos de configuración y capacidad en respuesta a la solicitud.

5. EL AP según la reivindicación 1, en el que el receptor inalámbrico está configurado además para recibir de manera inalámbrica actualizaciones periódicas de los datos de configuración y capacidad, y el transmisor inalámbrico está configurado adicionalmente para transmitir de manera inalámbrica actualizaciones periódicas de los datos de configuración específicos de las WTRU, a dicho por lo menos uno de dicha serie de WTRU.

6. EL AP según la reivindicación 1, en el que el transmisor inalámbrico está configurado además para transmitir datos específicos de WTRU utilizando por lo menos uno de un intercambio de mensaje dedicado, un mensaje multidifusión y un protocolo simple de administración de red.

7. EL AP según la reivindicación 1, en el que el receptor inalámbrico está configurado además para recibir de manera inalámbrica una descarga de software/controlador que comprende datos de configuración del canal de extensión.

8. EL AP según la reivindicación 1, en el que los datos de configuración específicos de WTRU comprenden además información de comando de bloque del canal de extensión, y el transmisor inalámbrico está configurado además para transmitir de manera inalámbrica durante un proceso de asociación la información de comando de bloque del canal de extensión.

9. EL AP según la reivindicación 8, en el que el transmisor inalámbrico está configurado además para transmitir de manera inalámbrica un mensaje de control de congestión, incluyendo el mensaje de control de congestión la información de comando de bloque del canal de extensión.

10. EL AP según la reivindicación 1, en el que los datos de configuración y capacidad incluyen adicionalmente información relativa a los mecanismos para administrar los métodos de administración de canal y selección de canal.

11. EL AP según la reivindicación 1, en el que el receptor inalámbrico y el transmisor inalámbrico están configurados además para funcionar en un ancho de banda de 20 MHz ó 40 MHz.

12. Una unidad de transmisión/recepción inalámbrica, WTRU, que comprende:

un transmisor inalámbrico configurado para transmitir de manera inalámbrica datos de configuración y capacidad a un punto de acceso, AP, incluyendo los datos de configuración y capacidad información relativa a la coexistencia de un canal de 20 MHz y un canal de 40 MHz; y un receptor inalámbrico configurado para recibir de manera inalámbrica datos de configuración específica de WTRU, que comprenden datos de canalización y datos de protección de herencia basados en los datos de configuración y capacidad transmitidos.

13. La WTRU según la reivindicación 12, en la que los datos de configuración y capacidad incluyen además información relativa por lo menos a uno de simulación de capa física, espacio de inter-trama reducido, RIFS, protección, protección de campo verde, códigos de bloques espacio temporales, STBC, trama de control, campo de

señal de herencia, L-SIG, oportunidad de transmisión, TXOP, protección y funcionamiento de coexistencia en frases, PCO.

14. La WTRU según la reivindicación 12, en la que el transmisor inalámbrico está configurado además para transmitir de manera inalámbrica los datos de configuración y capacidad durante el proceso de asociación o después del mismo.

15. La WTRU según la reivindicación 12, en la que el receptor inalámbrico está configurado además para recibir de manera inalámbrica una solicitud de datos de configuración y capacidad desde el AP, y el transmisor inalámbrico está configurado además para transmitir de manera inalámbrica los datos de configuración y capacidad en respuesta a la solicitud.

16. La WTRU según la reivindicación 12, en la que el transmisor inalámbrico está configurado además para transmitir de manera inalámbrica actualizaciones periódicas de los datos de configuración y capacidad, y el receptor inalámbrico está configurado además para recibir de manera inalámbrica desde el AP actualizaciones periódicas de datos de configuración específica de WTRU.

17. La WTRU según la reivindicación 12, en la que el receptor inalámbrico está configurado además para recibir datos específicos de WTRU mediante por lo menos uno de un intercambio de mensaje dedicado, un mensaje de multidifusión y un protocolo simple de administración de red.

18. La WTRU según la reivindicación 12, en la que el transmisor inalámbrico está configurado además para transmitir de manera inalámbrica una descarga de software/controlador que comprende datos de configuración del canal de extensión.

19. La WTRU según la reivindicación 12, en la que los datos de configuración específicos de WTRU comprenden además información de comando de bloque del canal de extensión, y el receptor inalámbrico está configurado además para recibir de manera inalámbrica durante un proceso de asociación la información de comando de bloque del canal de extensión.

20. La WTRU según la reivindicación 19, en la que el receptor inalámbrico está configurado además para recibir de manera inalámbrica un mensaje de control de congestión, incluyendo el mensaje de control de congestión la información de comando de bloque del canal de extensión.

21. La WTRU según la reivindicación 12, en la que los datos de configuración y capacidad incluyen adicionalmente información relativa a los mecanismos para administrar los métodos de administración de canal y selección de canal.

22. La WTRU según la reivindicación 12, en la que el receptor inalámbrico y el transmisor inalámbrico están configurados además para funcionar en un ancho de banda de 20 MHz ó 40 MHz.