Método de acceso al medio con evitación de colisión para redes compartidas.

Un dispositivo (102, 104) de red, que comprende:

un transceptor (114) para recibir un plan de acceso al medio con intervalos de sub-ráfaga,

SBSMAP, que comprende una parrilla con una serie de intervalos de sub-ráfaga asociados cada uno con una serie de dispositivos de red, en el que cada intervalo de sub-ráfaga tiene una longitud menor de una duración mínima de ráfaga cuando no se utiliza para transmisión y, cuando se utiliza para una transmisión de datos, el intervalo es expansible para alojar dicha transmisión de datos; dicho transceptor (114) para iniciar una transmisión de datos durante uno de dichos intervalos de sub-ráfaga asociado con dicho dispositivo (102, 104) de red y para continuar dicha transmisión de datos hasta que dicha transmisión de datos se ha completado;

caracterizado por que el dispositivo (102, 104) de red comprende adicionalmente un alineador (116) de parrilla para seguir dicho SBSMAP y para ajustar dicha parrilla para continuar desde el final de dicha transmisión de datos y desde el final de las transmisiones de datos de otros de dichos dispositivos de red.

Método de acceso al medio con evitación de colisión para redes compartidas CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere a redes de datos en general, y a asignación de acceso al medio en redes de datos en particular.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Existen muchos tipos diferentes de redes de datos, de los que Ethernet es quizás la mejor conocida. Algunas redes de datos tienen esquemas de reserva de recursos. Una de dichas redes es HomePNA (Home Phoneline Network Alliance, alianza de red de línea telefónica doméstica) v3.0, que está diseñada para funcionar sobre líneas telefónicas existentes, a efectos de crear una red de oficinas doméstica/pequeña. La solicitud de patente U.S.A. 11/000 524, número de publicación US 2007/0064720, presentada el 1 de diciembre de 2004 y asignada al cesionario común de la presente invención, describe en general cómo extender el estándar HomePNA v3.0 para que funcione sobre una red híbrida de teléfono y líneas coaxiales.

HPNA v.3 y otras redes semejantes reserva de recursos tienen un planificador, descrito más adelante, para garantizar recursos de medios a dispositivos de red, a efectos de impedir la colisión entre múltiples dispositivos de red que utilizan la misma línea y para asegurar la calidad de servicio. En las redes coaxiales, la detección preventiva de colisiones limita el alcance dinámico de los dispositivos de red, lo que puede imponer limitaciones físicas al tamaño de la red, de manera que es preferible utilizar métodos de evitación de colisión para acceso al medio en redes coaxiales.

Se hace referencia a continuación a la figura 1, que representa una red de datos 10 de la técnica anterior, que comprende por lo menos dos dispositivos 12 y 14 de red, conectados a ordenadores. El dispositivo 12 de red comprende un módem 16 que incluye, entre otros elementos, un detector de portadora 20 y un transceptor 24. El dispositivo 14 de red comprende un módem 18 que incluye, entre otros elementos, un detector de portadora 20, un planificador 22 y un transceptor 24. El planificador 22 crea y envía a cada dispositivo de la red 10 un plan de acceso al medio (MAP, media access plan) al comienzo de cada ciclo de transmisión. El transceptor 24 transmite, o bien transmite y recibe transmisiones de datos sobre la red 10.

En la figura 2, a la que se hace referencia a continuación, se muestra un diagrama de temporización 40 a modo de ejemplo para un ciclo de transmisión a modo de ejemplo de la red 10 (figura 1) . El diagrama de temporización 40 muestra una planificación detallada de oportunidades de transmisión (TXOPs, transmission opportunities) futuras que están disponibles para dispositivos de red específicos en el próximo ciclo de transmisión en tiempos específicos y sin solapamiento. El tiempo de inicio y la longitud de cada TXOP planificada en el próximo ciclo de transmisión, tal como las TXOPs 44, 48 y 50 mostradas en la figura 2, así como el dispositivo de red al que se asigna cada TXOP, se planifican mediante el planificador 22 (figura 1) en el MAP para el próximo ciclo de transmisión. A continuación se inicia el ciclo de transmisión, tal como se muestra en la figura 2, con la publicación del MAP mediante el planificador 22 para los dispositivos de red de la red 10 (figura 1) durante la transmisión 30 de la publicación del MAP. Por ejemplo, tal como se muestra en el diagrama de temporización 40 de la figura 2, la TXOP 44 se muestra siendo la primera TXOP y se puede asignar al dispositivo 1, la TXOP 48 se muestra siendo la segunda TXOP y se puede asignar al dispositivo 2, y la TXOP 50 se muestra siendo la tercera TXOP y se puede asignar al dispositivo 3. Tal como se muestra en el diagrama de temporización 40, el MAP para el ciclo de transmisión representado incluye asimismo una TXOP de registro 54 planificada, durante la cual los dispositivos nuevos pueden solicitar unirse a la red 10.

Después de la publicación del MAP durante la transmisión 30 de la publicación del MAP, pueden comenzar las transmisiones de los dispositivos. Cada dispositivo reconoce una TXOP particular que le ha sido asignada de acuerdo con el MAP, y utiliza la TXOP o bien la declina.

En el diagrama de temporización 40 mostrado en la figura 2, se puede ver que el dispositivo 1 utiliza la TXOP 44, tal como se muestra mediante el área sombreada 56 que indica actividad de transmisión del dispositivo 1 durante la TXOP 44. Sin embargo, si, tal como se muestra, los dispositivos 2 y 3 no utilizan las TXOP 48 y 50, estas partes asignadas de ancho de banda se desperdician. Además, si ningún dispositivo nuevo utiliza la TXOP de registro 54 para registrarse, se desperdicia asimismo el ancho de banda de la TXOP 54.

Tal como se puede ver, el MAP de la técnica anterior desperdicia recursos significativos cuando las TXOP planificadas para transmisión y registro no se utilizan por completo. Debido a los tamaños predeterminados de las TXOP que se requiere, como mínimo, que sean lo suficientemente grandes para alojar por lo menos una trama de datos, el método adolece de una utilización insuficiente del ancho de banda y de una elevada sobrecarga por dispositivo. Un tamaño de TXOP predeterminado por ciclo significa asimismo que la adaptación del cambio de ancho de banda es lenta y compleja. TXOP pequeñas en relación con el tamaño de las ráfagas de transmisión pueden provocar el bloqueo del encabezado de línea (HOL, Head-Of-Line) . La escalabilidad se resiente cuando la capacidad de la red desciende al crecer el tamaño de la red. Para protocolos bidireccionales tales como TCP y TFTP,

solamente se pueden conseguir bajas velocidades de transferencia de datos debido a un tiempo de ida y vuelta (RTT, round-trip time) prolongado.

La técnica anterior incluye el documento WO/2000/56928, que describe "dispositivos de red de línea telefónica doméstica, que se adaptan a versiones diferentes de los estándares, están interconectados y son interoperables en un medio de transmisión UTP (12) . Los dispositivos de orden superior soportan una estructura de red lógica dual superpuesta que permite que dos pares de dispositivos de orden superior comuniquen simultáneamente utilizando dos bandas de frecuencia independientes. Un nodo de orden superior contiene un PHY de alta velocidad (34) , un PHY de baja velocidad (32) , y alguno de un MAC de orden superior (28) y uno de orden inferior (24) o un MAC mejorado (38) que pueden soportar transmisión en banda de frecuencia dual, mejorando de ese modo el caudal de tráfico del sistema frente a la suma de los caudales de cada red lógica. El caudal de tráfico se mejora adicionalmente anteponiendo a cada paquete de datos una cabecera de trama PHY de baja velocidad de símbolos. La cabecera de trama PHY incluye un campo de sincronización de entrenamiento corto y una cabecera de parámetros del transmisor que contiene información paramétrica suficiente para que un receptor adapte eficientemente sus parámetros de recepción internos a efectos de conseguir una velocidad de transmisión de datos deseada, dado un comportamiento deseado de la tasa de errores. Un protocolo eficiente concede acceso y asigna recursos de ancho de banda a múltiples nodos de capacidades diferentes en una red de área local. Los recursos de la red se dividen en intervalos de longitud fija y los nodos de red reciben acceso a números concretos de intervalos de tiempo, en función de sus requisitos de ancho de banda y de calidad de servicio. El acceso y la asignación de recursos se realizan mediante un nodo de red particular configurado o identificado como un gestor de la red, el cual desarrolla un mapa de asignación de ancho de banda y proporciona dicho mapa a todos los otros nodos acoplados a la red, en un esquema de difusión. Los nodos de red comunican a continuación entre sí durante sus periodos de tiempo asignados."

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La materia considerada inventiva se señala particularmente y se reivindica claramente en la parte final de la memoria. Sin embargo, la invención, tanto en cuanto a organización como a método de funcionamiento, junto con los objetivos, características y ventajas de la misma, se puede comprender mejor haciendo referencia a la siguiente descripción detallada, cuando se lea junto con los dibujos adjuntos, en los cuales:

la figura 1 es una ilustración esquemática de una red de datos de la técnica anterior; la figura 2 es una ilustración de un diagrama de temporización para un ciclo de transmisión a modo de ejemplo de la red mostrada en la figura 1; la figura 3 es una ilustración esquemática de una red de datos, construida y operativa de acuerdo con una realización preferida de la presente invención; la figura 4 es una ilustración de un diagrama de temporización para un ciclo de transmisión... [Seguir leyendo]

1. Un dispositivo (102, 104) de red, que comprende:

un transceptor (114) para recibir un plan de acceso al medio con intervalos de sub-ráfaga, SBSMAP, que comprende una parrilla con una serie de intervalos de sub-ráfaga asociados cada uno con una serie de dispositivos de red, en el que cada intervalo de sub-ráfaga tiene una longitud menor de una duración mínima de ráfaga cuando no se utiliza para transmisión y, cuando se utiliza para una transmisión de datos, el intervalo es expansible para alojar dicha transmisión de datos; dicho transceptor (114) para iniciar una transmisión de datos durante uno de dichos intervalos de sub-ráfaga asociado con dicho dispositivo (102, 104) de red y para continuar dicha transmisión de datos hasta que dicha transmisión de datos se ha completado; caracterizado por que el dispositivo (102, 104) de red comprende adicionalmente un alineador (116) de parrilla para seguir dicho SBSMAP y para ajustar dicha parrilla para continuar desde el final de dicha transmisión de datos y desde el final de las transmisiones de datos de otros de dichos dispositivos de red.

2. Un método para seguir un plan de acceso al medio con intervalos de sub-ráfaga, SBSMAP, que comprende:

recibir un SBSMAP que comprende una parrilla con una serie de intervalos de sub-ráfaga asociados, cada uno, con una serie de dispositivos (102, 104) de red, en el que cada uno de dichos intervalos de sub-ráfaga tiene una longitud de menos de una duración mínima de ráfaga cuando no se utiliza para transmisión y, cuando se utiliza para transmisión de datos, el intervalo es expansible para alojar dicha transmisión de datos; y seguir dicho SBSMAP; caracterizado por que dicho seguimiento comprende:

cuando se producen transmisiones de datos, ajustar dicha parrilla de dicho SBSMAP para continuar desde el final de cada una de dichas transmisiones de datos.

3. El método según la reivindicación 2, y que comprende asimismo:

comenzar una transmisión de datos durante un intervalo de sub-ráfaga asociado con dicho dispositivo (102, 104) de red; continuar dicha transmisión de datos hasta que dicha transmisión de datos se ha completado; y ajustar dicha parrilla para continuar desde el final de dicha transmisión de datos.

4. Un método para un dispositivo (102, 104) de red, comprendiendo el método:

planificar un plan de acceso al medio con intervalos de sub-ráfaga, SBSMAP, que comprende una parrilla de intervalos de sub-ráfaga que proporciona una parrilla de iniciación de transmisión a una multiplicidad participantes (102, 104) en la red que reciben dicha parrilla, representando cada uno de dichos intervalos de sub-ráfaga una oportunidad de iniciación de transmisión asignada a uno de dichos participantes (102, 104) en la red receptores, en el que cada mencionado intervalo de sub-ráfaga tiene una longitud de menos de una duración mínima de ráfaga cuando no se utiliza para transmisión y, cuando se utiliza para transmisión de datos, el intervalo de sub-ráfaga es expansible para alojar dicha transmisión de datos; caracterizado por que el método comprende asimismo recalcular la temporización de dicha parrilla a continuación de dicha transmisión de datos.

5. El método según la reivindicación 4, y que comprende la planificación de dichos intervalos de sub-ráfaga dentro de, por lo menos, una oportunidad de transmisión compartida, TXOP.

6. El método según la reivindicación 5, y en el que dicha parrilla empieza al comienzo de dicha, por lo menos, una oportunidad de transmisión compartida, TXOP.

7. El método según la reivindicación 4, y en el que dicha longitud para dicho intervalo de sub-ráfaga es variable.

8. El método según la reivindicación 4, y que comprende asociar cada uno de dichos intervalos de sub-ráfaga, por lo menos, con uno de una serie de dichos participantes (102, 104) en la red.

9. El método según la reivindicación 8, y que comprende organizar dichos intervalos de sub-ráfaga en grupos modulares.

10. El método según la reivindicación 9, y que comprende asociar uno de una serie de tipos de grupo con cada uno de dichos grupos modulares.

11. El método según la reivindicación 9, y que comprende planificar una secuencia inicial de grupos modulares que comprende, por lo menos, uno solo de dichos grupos modulares y una secuencia de dichos grupos modulares.

12. El método según la reivindicación 11, y en el que un tipo de grupo de un último grupo planificado en dicha secuencia inicial de grupos modulares determina una secuencia subsiguiente de grupos planificados a continuación de dicha secuencia inicial de grupos modulares.

13. El método según la reivindicación 9, y que comprende asignar un nivel de prioridad a cada uno de dichos grupos modulares.

14. El método según la reivindicación 4, y que comprende asignar diferentes cantidades de dichos intervalos de subráfaga a dichos participantes (102, 104) en la red.

15. El método según la reivindicación 14, y en el que dichas diferentes cantidades son proporcionales a solicitudes de ancho de banda de dichos participantes (102, 104) en la red.

16. El método según la reivindicación 9, y que comprende planificar un separador explícito de grupos, por lo menos, en uno de dichos grupos modulares con un número particular de intervalos de sub-ráfaga para definir una cantidad de dichos intervalos de sub-ráfaga a planificar para dicho por lo menos uno de dichos grupos modulares, en el que dicha cantidad es diferente a dicho número.

17. El método según la reivindicación 9, y que comprende por lo menos en uno de dichos grupos modulares, planificar por lo menos un intervalo de sub-ráfaga de oportunidad de siguiente grupo para uno sucesivo de dichos grupos modulares.

18. El método según la reivindicación 9, y que comprende dividir equitativamente una cantidad de ancho de banda entre dichos intervalos de sub-ráfaga de un grupo modular.

19. El método según la reivindicación 17, y que comprende dividir equitativamente una cantidad de ancho de banda entre dichos intervalos de sub-ráfaga de un mencionado grupo modular, en el que por lo menos uno de dichos intervalos de sub-ráfaga es uno de dichos intervalos de sub-ráfaga de oportunidad de siguiente grupo.

20. El método según la reivindicación 9, y que comprende, por lo menos en uno de dichos grupos, planificar un intervalo de sub-ráfaga de oportunidad de siguiente mapa para interrumpir dicha planificación.

21. Un método según la reivindicación 4, y que comprende asimismo:

asignar dichos intervalos de sub-ráfaga a participantes (102, 104) en la red proporcionalmente a las cantidades de ancho de banda solicitadas por dichos participantes en la red.

22. El método según la reivindicación 21, y en el que dicha asignación comprende dividir equitativamente una cantidad de ancho de banda entre dichos intervalos de sub-ráfaga de un grupo, en el que por lo menos uno de dichos intervalos de sub-ráfaga en dicho grupo es un intervalo de sub-ráfaga de siguiente grupo.

23. El método según la reivindicación 4, y en el que dicha red (100) es una alianza de red de línea telefónica doméstica, HPNA.

24. El método según la reivindicación 4, y que comprende iniciar dicha transmisión de datos al comienzo de dicho intervalo de sub-ráfaga.

25. El método según la reivindicación 24, y en el que dicho comienzo está dentro de los primeros 2 a 4 μs de dicho intervalo de tiempo.

26. El método según la reivindicación 10, y en el que cada uno de dichos tipos de grupo es por lo menos uno de los tipos siguientes: fijo, rotado y repetido.

27. El método según la reivindicación 10, y en el que cada uno de dichos tipos de grupo está asociado con un protocolo de planificación posterior a la transmisión, que impone que dicho intervalo de sub-ráfaga se planifique después de una transmisión.

28. El método según la reivindicación 10, y en el que cada uno de dichos tipos de grupo está asociado con un protocolo de planificación de grupos que impone una secuencia planificada de grupos.

29. El método según la reivindicación 28, y en el que la duración de tiempo asignada a dicha secuencia planificada de grupos es mayor que la suma de las duraciones de dichos intervalos de sub-ráfaga en dichos grupos modulares.

30. El método según la reivindicación 28, y que comprende indicar parámetros para una entrada de dicho SBSMAP, en el que los parámetros incluyen:

un número de identificación de dispositivo que identifica uno de dichos participantes en la red; un número de tipo de grupo asociado con uno de dichos tipos de grupo; un número de identificación de flujo de datos asociado con un flujo de datos;

un número de TXOP asignado a cada una de dichas oportunidades de transmisión secuencial; y una longitud de TXOP que impone la longitud de dicha oportunidad de transmisión.

31. El método según la reivindicación 10, y en el que por lo menos uno de dichos intervalos de sub-ráfaga es un intervalo de sub-ráfaga de registro. 10

32. El método según la reivindicación 9, y en el que cada uno de dichos grupos modulares está asociado con un nivel de prioridad.

33. El método según la reivindicación 9, y que comprende, para por lo menos uno de dichos grupos modulares que

tiene un número particular de intervalos de sub-ráfaga, definir un número diferente de dichos intervalos de subráfaga a planificar para dicho por lo menos un grupo.

34. El método según la reivindicación 9, y que comprende asignar un intervalo de sub-ráfaga de oportunidad de siguiente grupo, por lo menos en uno de dichos grupos modulares. 20

35. El método según la reivindicación 9, y que comprende asignar un intervalo de sub-ráfaga de oportunidad de siguiente mapa, por lo menos en uno de dichos grupos modulares.