Métodos y sistemas para coordinación de red.

Un método para coordinación distribuida de múltiples redes inalámbricas que interfieren,

dicho método comprende:

a) establecer una primera autoridad que controla la red (12) para una primera red que interfiere (10);

b) establecer una segunda autoridad que controla la red (22) para una segunda red que interfiere,

c) recibir un mensaje de baliza en dicha segunda autoridad que controla la red desde dicha autoridad que controla la red

d) solicitar, a través de dicha segunda autoridad que controla la red, una primer lista de red que interfiere para dicha primera red;

e) recibir, en dicha segunda autoridad que controla la red, dicha primera lista de red que interfiere;

f) establecer un cronograma de transmisión para dicha primera y segunda redes para reducir pérdidas de transmisión relacionadas con la interferencia.

Métodos y sistemas para coordinación de red

Antecedentes de la invención En situaciones en donde múltiples redes lógicas comparten un canal o medio de comunicación común, las redes compiten para acceso al canal. Normalmente, las redes competirán por el ancho de banda. En ausencia de cualquier coordinación entre las redes, ellas pueden interferir destructivamente entre sí, reduciendo la capacidad de utilización y reduciendo el ancho de banda (BW por sus siglas en inglés) disponible para los dispositivos dentro de una red.

También es frecuentemente imperativo por razones de seguridad y otros motivos, que los dispositivos dentro de una red no sean capaces de tener acceso e interpretar el intercambio de mensajes dentro de otra red. Esto se logra usualmente a través de claves de seguridad que codifican los mensajes. Estas claves normalmente son únicas para la red y no son compartidas con otras redes lógicas.

El escenario descrito anteriormente puede surgir cuando en hogares vecinos en un vecindario residencial o complejo de apartamentos complementa redes de área local dentro de sus viviendas individuales. Frecuentemente estas redes comparten un canal como es el caso en redes inalámbricas y en líneas de alta tensión. Una implementación aceptable de este escenario requiere sistemas y métodos que permitan coordinar múltiples redes con otras sin comprometer la seguridad de ninguna red individual. Información adicional perteneciente a la técnica anterior se puede encontrar en el documento WO 02/41586 que describe un protocolo combinado y armonizado para LAN inalámbrico con base en la combinación de protocolos ETSI BRAN HiperLAN/2 con IEEE 802.11a. El nuevo AP mejorado HipeLAN/2 (H/2eAP) en adición a su operación HiperLAN/2 estándar- también trabajará como Coordinador de Punto de 802.11a, está soportador por un Coordinador de Punto cooperativo de 802.11. El H/2eAP envía baliza corporativa en el Tiempo de Transmisión de Baliza Ofrecido H/2 (H/2 TBTT) con configuración del parámetro CfpDurRemaining en 2ms (un múltiplo de) . Luego de recibir esta baliza por las estaciones de 802.11a BSS, la estación lo reconoce como una baliza BSS externa, la extrae y evalúa el parámetro CfpDurRemaining y de esta manera configura los temporizadores a la duración adecuada, no para iniciar ninguna transmisión de datos durante el tiempo respectivo. Después de enviar esta baliza el H/2eAP es capaz de iniciar la transmisión de su trama H/2 MAC sin la interferencia subyacente provenida del sistema 802.11a vecino y sin el retraso de la baliza corporativa H/2. La trama H/2 MAC estará embebida en el Periodo de Contención 802.11 (CP) inmediatamente después del Periodo Libre de Contención (CFP) . Debido a que el CP antes que la trama H/2 MAC sea controlada por el H/2eAP o por un PC cooperativo, se puede garantizar que no hay retardo de la transmisión de baliza corporativa H/2. Como resultado, el QoS en H/2 puede ser soportado. La secuencia de tiempo resultante se puede dividir en tres partes. (1) el “802.11e CFP” con Calidad de Servicio limitada, (2) la trama “HiperLAN/2 MAC” con soporte completo de Calidad de Servicio, y (3) el 802.11e CP sin ningún soporte de Calidad de Servicio. Todas las tres partes forman la denominada supertrama corporativa, que se repite periódicamente en el tiempo.

Breve resumen de la invención Los anteriores objetos se resuelven mediante la materia reivindicada de acuerdo con las reivindicaciones independientes.

Las realizaciones de la presente invención comprenden métodos y sistemas para coordinación entre múltiples redes interfirientes.

Los anteriores objetivos y otras características y ventajas de la invención serán más fácilmente comprendidas luego de la consideración de la siguiente descripción detallada de la invención tomada en conjunto con los dibujos acompañantes.

Breve descripción de los dibujos La Figura 1 ilustra un escenario de red de ejemplo;

La Figura 2 muestra una trama TDMA de ejemplo para la red de ejemplo mostrada en la Figura 1;

La Figura 3 es un diagrama que muestra etapas de configuración de red vecinas de ejemplo;

La Figura 4 es un diagrama que muestra una trama TDMA de ejemplo después que se ha unido un nuevo QoSC;

La Figura 5 es un diagrama de secuencia de mensajes que muestra procedimientos de ejemplo para solicitud de ancho de banda:

La Figura 6 es un diagrama que muestra una trama TDMA de ejemplo después que se ha otorgado un ancho de banda al QoSC;

La Figura 7 es un diagrama de secuencia de mensajes que muestra procedimientos de ejemplo para liberar un Periodo Libre de Contención;

La Figura 8 es un diagrama de secuencia de mensajes que muestra procedimientos de ejemplo para apagar una red.

Descripción detallada de las realizaciones preferidas Algunos problemas de coordinación de red que comparten medios que comparten canales se pueden resolver mediante los protocolos de acceso de contención que se emplean mediante todos los dispositivos en múltiples redes que comparten un canal o un medio. Frecuentemente estos protocolos requieren descifrar partes de mensajes transmitidos que pueden minar la seguridad de las redes individuales. La Calidad de Servicio (QoS) es un término que se refiere a sistemas y métodos para establecer prioridades entre dispositivos de red. Los protocolos de acceso de contención han mostrado que son ineficientes en proporcionar garantías QoS a aplicaciones Audio-Visuales (AV) y de transmisión de flujos, que son cada vez más populares.

En algunos métodos, un controlador central puede arbitrar entre múltiples redes al decidir cómo se particiona el ancho de banda (BW) disponible total. Esta decisión centralizada hace que el esquema pueda provocar grandes retardos e incurra en sobrecarga de mensajería pesada cuando crece el número de redes vecinas.

Las realizaciones de la presente invención pueden permitir múltiples interferencias o que las redes vecinas coordinen la forma de compartir un medio o canal entre ellas mismas. Cada red puede forjarse para sí misma una porción del BW a través de una secuencia de intercambio de mensajes con dispositivos en redes vecinas. Si se requiere, cada una de las operaciones de la red se puede mantener completamente segura y autónoma. Los mensajes de coordinación entre redes pueden ser el único intercambio de mensajes no codificados. Adicionalmente, estos métodos se pueden distribuir completamente en la naturaleza. Cada red puede coordinar solo con sus vecinos inmediatos. El efecto de encadenamiento en donde una red debe coordinar con múltiples redes los saltos que se deben evitar. Algunas realizaciones no requieren autoridad central para arbitraje entre ellas. Estas realizaciones mejoran en forma demostrable la capacidad sobre los protocolos de acceso de contención utilizados para múltiples operaciones de redes a través de la reducción de colisión, mitigación de interferencia y reutilización del medio de comunicación mediante redes que la interfieren.

Algunas realizaciones de la presente invención emplean un modelo de red en donde cada red tiene una autoridad de control denominada un Controlador QoS (QoSC) . En estas realizaciones, hay un caso de un QoSC en cada red. El QoSC gestiona las actividades de los dispositivos dentro de su red y realiza funciones tales como asignación de BW a las conexiones. Estas realizaciones pueden emplear un esquema de Acceso Múltiple por División de Tiempo (TDMA) en donde las redes comparten un ancho de banda al operar en diferentes segmentos de una trama de tiempo.

En estas realizaciones, el QoSC de cada red, en la inicialización de la red, construye una Lista de Red de Interferencia (INL) . El INL identifica las redes vecinas que interfieren. El QoSC luego se comunica con cada una de las redes que interfieren en su INL, a través de una serie de intercambios de mensajes. El QoSC puede indicar a sus vecinos la configuración de trama que percibe y las regiones dentro de la trama de tiempo que estará utilizando. Este intercambio de mensajes también puede requerir que el QoSC vecino libere o entregue un ancho de banda (una porción de la trama de tiempo) en favor de la solicitud del QoSC para el BW adicional.

En algunas realizaciones de la presente invención, una trama de tiempo, como se ejemplifica por el QoSC y se observa por todos los dispositivos en la red controlada por el QoSC particular, puede comprender cuatro regiones:

1. Región de Baliza: Las balizas son mensajes de control que identifican la configuración de trama y las asignaciones BW dentro de la trama de tiempo de múltiples redes y a dispositivos dentro de una red dada. Cada QoSC debe transmitir una Baliza a dispositivos en su red para informarlos... [Seguir leyendo]

1. Un método para coordinación distribuida de múltiples redes inalámbricas que interfieren, dicho método comprende:

a) establecer una primera autoridad que controla la red (12) para una primera red que interfiere (10) ;

b) establecer una segunda autoridad que controla la red (22) para una segunda red que interfiere,

c) recibir un mensaje de baliza en dicha segunda autoridad que controla la red desde dicha autoridad que controla la red

d) solicitar, a través de dicha segunda autoridad que controla la red, una primer lista de red que interfiere para dicha primera red;

e) recibir, en dicha segunda autoridad que controla la red, dicha primera lista de red que interfiere;

f) establecer un cronograma de transmisión para dicha primera y segunda redes para reducir pérdidas de transmisión relacionadas con la interferencia.

2. Un método como se describe en la reivindicación 1 en donde dicho establecimiento de un cronograma de transmisión comprende enviar una solicitud de agregar ancho de banda desde dicha segunda autoridad que controla la red a dicha primera autoridad que controla la red.

3. Un método como se describe en la reivindicación 1 en donde dicho establecimiento de un cronograma de transmisión comprende enviar una nueva solicitud de red desde dicha segunda autoridad que controla la red a dicha primera autoridad que controla la red.

4. Un método como se describe en la reivindicación 1 en donde dicho establecimiento de un cronograma de transmisión comprende enviar una solicitud de agregar ancho de banda desde dicha segunda autoridad que controla la red a dicha primera autoridad que controla la red, enviar una respuesta de agregar ancho de banda desde dicha primera autoridad que controla la red a dicha segunda autoridad que controla la red y enviar una confirmación de agregar ancho de banda desde dicha segunda autoridad que controla la red a dicha primera autoridad que controla la red.

5. Un método como se describe en la reivindicación 1 en donde dicho establecimiento de un cronograma de transmisión comprende enviar una nueva solicitud de red desde dicha segunda autoridad que controla la red a dicha primera autoridad que controla la red, enviar una nueva respuesta de red desde dicha primera autoridad que controla la red a dicha segunda autoridad que controla la red y enviar una nueva confirmación de red desde dicha segunda autoridad que controla la red a dicha primera autoridad que controla la red.

6. Un método para coordinación de red inalámbrica que permite simultáneamente el uso del ancho de banda mediante dispositivos que no interfieren, dicho método comprende:

a) establecer una primer autoridad de control que controla el acceso a un medio de comunicación para un primer dispositivo de comunicación, creando por lo tanto un primer conjunto de estación base (10, A) ;

b) establecer una segunda autoridad de control que controla el acceso a dicho medio de comunicación para un segundo dispositivo de comunicación creando por lo tanto un segundo conjunto de estación base (B) ;

c) establecer una tercera autoridad de control que controla el acceso a dicho medio de comunicación para un tercer dispositivo de comunicación creando por lo tanto un tercer conjunto de estación base (C) ;

d) en donde dicho primer conjunto de estación base interfiere con dicho segundo conjunto de estación base y dicho tercer conjunto de estación base interfiere con dicho segundo conjunto de estación base, pero dicho primer conjunto de estación base no interfiere dicho tercer conjunto de estación base;

e) establecer un cronograma para uso de dicho medio de comunicación, dicho cronograma comprende intervalos (74-78) en donde dicho primer conjunto de estación base y dicho tercer conjunto de estación base pueden utilizar dicho medio de comunicación al mismo tiempo, pero dicho segundo conjunto de estación base está privado de utilizar dicho medio de comunicación durante dichos intervalos.

Ejemplo de Trama TDMA de Escenario de Red de Muestra 1 Ciclo de Baliza Región de Baliza (Franja #0 a Franja #5) 2ms 6ms 6ms 4ms Baliza de BSS E #130

Baliza de BSS B #132Baliza de BSS C #134Baliza de BSS A #136

Baliza de BSS D #138ALibrePeriodo de Contención paraTodos los BSS

Cualquier región que no es la Región Baliza, el Periodo Libre de Contención ni la Región de Permanencia Afuera es un Periodo de Contención

Cronogramas dentro de la Baliza E, ID=255; #130: Dur=2ms Cronogramas dentro de la Baliza B, ID=255; #132: Dur=2ms ID=0; Dur=6ms ID=18; Dur=6ms Enlaces Reservados de BSS #132 y #138a pueden transmitir simultáneamente porque los dosBSS no interfieren entre sí

ID=255;

Dur=6+4=10ms ID=0; ID=255; Dur=6ms Dur=4ms

MSC: Solicitud de Ancho de Banda Nuevo QoSC F #138b

Etapa Uno

Etapa Dos QoSC vecino actualiza sus Balizas para

acomodarse a la nueva asignación Etapa Tres

Etapa Cuatro (ReqID nueva asign.)

(ReqID nueva asign.)

Caso 1: Todo (ReqID, OK) Aceptado

(ReqID, OK)

(ReqID, OK)

(ReqID, OK)

La fuente QoSC inicia utilizando la nueva asignación Caso 2: (ReqID, No OK)

Todo Aceptado (ReqID, OK)

(Cancela ReqID)

Etapa Cinco (Cancela ReqID)

Ejemplo de Trama TDMA de Escenario de Red de Muestra 1 (después de QoSC nuevo F, # 138b se ha otorgado ancho de banda)

Ciclo de Baliza

Región de Baliza (Franja #0 a Franja #5)

Baliza de BSS E #130

Baliza de BSS B #132Baliza de BSS C #134Baliza de BSS A #136

Baliza de BSS D Baliza de BSS F#138a #138b

Libre Periodo de Contención para Todos los BSS

Cronogramas dentro de la Baliza E, #130:

Cronogramas dentro de la Baliza B, #132:

Cronogramas dentro de la Baliza F, #138b:

MCS: Liberación de Ancho de Banda

QoSC QoSC1 QoSC2 Fuente Vecino Vecino

(RqID, Asign)

Etapa uno (RqID, Asign)

El QoSCs vecino puede ser capaz de actualizar suBaliza para indicar que la región de PermanenciaAfuera está ahora en el Periodo de Contención, dado que ningún otro QoSCs vecino estárecibiendo el mismo intervalo de tiempo.

El QoSCs fuente cambiará su Baliza para indicar que el Periodo Libre de Contención es ahora un nuevo Periodo de Contención.

MCS: Apagar una Red QoSC QoSC1 QoSC2 Fuente Vecino Vecino

(RqID, NID, SlotlD, Asign)

Etapa uno (RqID, NID, SlotlD, Asign)

El QoSCs vecino puede ser capaz de actualizar suBaliza para indicar que la región de PermanenciaAfuera está ahora en el Periodo de Contención, dado que ningún otro QoSCs vecino estárecibiendo el mismo intervalo de tiempo.