Método de gestión de comunicaciones inalámbricas.

Método de gestión de comunicaciones inalámbricas.

Permite seleccionar,

de entre varios posibles, un canal para establecer comunicación inalámbrica entre una estación base y un dispositivo inalámbrico. Comprende: a) confeccionar, mediante la estación base, una lista de k canales libres en un rango de intervalos temporales, comprendiendo dicha lista al menos un número de slot de cada canal, b) difundir periódicamente dicha lista, c) escuchar mediante el dispositivo inalámbrico la lista de k canales difundida, d) crear mediante el dispositivo inalámbrico un grupo de n canales elegidos aleatoriamente de entre los canales comprendidos dentro la lista de k canales, estando n comprendido entre 1 y k, e) ordenar, si n es mayor que 1, mediante el dispositivo inalámbrico y de manera aleatoria dicho grupo de n canales, y f) elegir mediante el dispositivo inalámbrico al menos un canal candidato de conexión ubicado en primera posición en el grupo de n canales.

OBJETO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se enmarca en el campo de las telecomunicaciones, más concretamente en el campo de las comunicaciones inalámbricas.

El objeto de la invención consiste en un método de gestión de las comunicaciones que se establecen entre un dispositivo inalámbrico que hace uso de comunicaciones por ondas de radio y una base, donde ambos dispositivos hacen uso de un estándar de comunicaciones inalámbricas en particular una extensión de la tecnología DECT.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

El Estándar DECT es una tecnología móvil de radio de corto/medio alcance destinada a proporcionar comunicaciones móviles en entornos residenciales, empresas o 20 públicos. Está definido por una serie de estándares de ETSI, de los cuales los más importantes para lo que nos ocupa (y última edición publicada) son los siguientes.

EN 300 175-1: DECT CI; Overview v2.4.1

EN 300 175-2: DECT CI; Physical layer v2.4.1

EN 300 175-3: DECT CI; MAC layer v2.4.1

EN 300 175-4: DECT CI; DLC layer v2.4.1

EN 300 175-5: DECT CI; NWK layer v2.4.1

EN 300 175-6: DECT CI; Identities and addressing v2.4.1

EN 300 175-7: DECT CI; Security v2.4.1

EN 300 175-8: DECT CI; Audio and speech v2.4.1

A este grupo de 8 especificaciones se le conoce como "DECT base standard o "DECT Common Interface (DECT;CI)

DECT establece comunicaciones entre estaciones base y dispositivos inalámbricos

generalmente, pero no necesariamente, portátiles. En esta descripción se utilizará la terminología estación base y dispositivo inalámbrico para definir las dos terminaciones del protocolo radio. En el caso de DECT, el estándar denomina Parte Fija a la estación base y Parte portátil al dispositivo inalámbrico.

DECT Ultra Low Energy (ULE) es una evolución del estándar actualmente en preparación destinada a aplicaciones de datos de bajo tráfico alimentadas con baterías en donde el consumo debe mantenerse al mínimo. Tales como mandos a distancia, interruptores eléctricos, sensores de alarma, sensores de temperatura, etc.

DECT ULE se especificara por medio de una nueva edición v2.5.1 del estándar base (DECT Cl, EN 300 175-x) y la especificación técnica TS 102 939-1: cuyo título previsto es: Digital Enhanced Cordless Telecommunications (DECT); DECT Ultra Low Energy (ULE); Machine to Machine Communications; Part 1: Home Automation NetWork (phase 1)"

DECT es un sistema TDMA / TDD. La trama básica DECT se repite cada 10 ms y contiene 24 ranuras (slots) numeradas 0 a 23. Los slots 0 a 11 se utilizan generalmente para tráfico de la parte fija a la parte portátil (downlink). Los slots 12 a 23 se utilizan generalmente para tráfico de la parte portátil a la parte fija (uplink). Esto da un máximo de 12 canales dúplex de slot completo full slot. Otras distribuciones de la trama son posibles usando slots dobles doublé slot o slots largos long slots que utilizan dos canales básicos cada uno.

Existen varios canales radio (frecuencias) en los que se puede transmitir cada slot. En Europa son 10. Por tanto en el aire hay un total de 120 canales DECT dúplex en total. Un equipo DECT normal tiene un solo transceptor radio. Sólo puede utilizar un canal por slot, aunque puede elegir el canal y cambiarlo de un slot a otro.

En uno de los slots downlink, la base transmite una estructura especial llamada dummy bearer. Este slot queda, por tanto, inútil como canal de tráfico. La dummy es un canal de difusión (broadcast) downlink en donde se transmite la identidad de la base, información para sincronización, información de la base y canales de anuncio

(paging). En ULE esta dummy será extendida comparada con la dummy normal de

DECT y se ha propuestio que transmita además información específica de ULE. Por ejemplo la información de selección de canales que se describirá más adelante.

El slot uplink correspondiente a la dummy generalmente no se utiliza.

Las tramas están numeradas y forman una secuencia de 16 tramas llamada multitrama. Los números de trama/multitrama se difunden en la dummy bearer, que también difunde la identidad de la base.

Un portátil ULE puede estar en estado de sueño profundo. Se sincroniza a la base buscando primero la dummy bearer, que le da información de identidad de la base y números de trama y multitrama.

En DECT, la estación base escucha permanentemente posibles intentos de acceso por portátiles y lo hace en un canal que va cambiando de trama en trama según una regla preestablecida. A esto se llama la secuencia de sean primaria o Primary receiver Sean Carrier Number (PSCN). Un portátil que desee establecer un canal lo debe hacer en la PSCN (de otro modo la base no lo escuchará).

En DECT ULE son siempre los portátiles quienes intentan establecer un canal. Si fuera la base quien quisiera establecer un canal, haría primero un anuncio por un canal de paging y el portátil respondería estableciendo el canal.

Una parte relevante de la tecnología DECT es el mecanismo de selección de canales. En el caso de DECT la elección de canales es realizada por el dispositivo inalámbrico mediante un método llamado Asignación Dinámica de Canales o (DCA) definido en la especificación EN 300 175-3, edición v2.4.1.

De acuerdo con el estándar DECT, los canales (slot x carrier) son elegidos por los portátiles. Estos, durante sus slots libres escuchan periódicamente todos los canales disponibles midiendo su energía radio (RSSI). El proceso DCA definido en EN 300 175-3 define las reglas de selección de canales por los portátiles, que se basa a grandes rasgos en la identificación de los canales menos interferidos (con menor nivel residual de RSSI).

Si se desea diseñar dispositivos inalámbricos de muy bajo consumo de energía, como es el caso de DECT ULE, el proceso DCA no es conveniente ni eficiente energéticamente debido al requisito de efectuar escuchas continuas de los canales radio.

Se ha propuesto como alternativa a DCA el concepto de elección de canales con la ayuda de la base. La característica común de este concepto es que la base se encarga de emitir un anuncio de canales presumiblemente libres y utilizables. A partir de aquí existen múltiples alternativas tanto de cómo la base determina los canales presumiblemente libres y utilizables, como del método que debe seguir el dispositivo inalámbrico para usar dicha información y decidir en qué canal realiza el intento de establecimiento de conexión.

En DECT, debido al concepto de secuencia primaria de sean o PSCN descrito anteriormente, la difusión del anuncio de canales por la base se puede implementar mediante una máscara de 12 bits transmitida en la dummy de una trama N indicando qué slots estarán libres y utilizables en la frecuencia de acceso (frecuencia en la que la base escuchará según la PSCN) en una trama futura N+m. El valor de la distancia temporal m puede ser cualquiera con tal de que sea conocido. Este valor m se puede elegir de acuerdo con la capacidad de proceso de la implementación, pudiendo ser tan bajo como N+1.

Libres y utilizables significa que dichos canales (slot x carrier) están limpios (sin usar) y que además el slot es utilizable por la base (por ejemplo porque no lo está utilizando en otra frecuencia) o porque su oscilador de radio permite el cambio de frecuencia necesario para utilizarlo.

Otras tecnologías inalámbricas pueden requerir formatos de difusión distintos.

Una vez recibido este anuncio de la base, el portátil debe ejecutar su propio proceso de selección de canales haciendo uso de la información difundida por la base y pudiendo incorporar otros elementos tales como escucha del canal por el dispositivo inalámbrico para confirmar la decisión del portátil o introducción de formulas aleatorias

para mejorar el uso equitativo de todos los canales y/o reducir la probabilidad de colisión radio.

Finalmente corresponde al dispositivo inalámbrico verificar el éxito o no del intento de 5 conexión. El caso de no-éxito es especialmente complejo porque puede ser debido, entre muchas causas, a colisión radio con un intento de acceso realizado por otro dispositivo inalámbrico del mismo o de otro sistema. El conjunto de procesos de selección de canales del dispositivo inalámbrico debe ser capaz de manejar correctamente esta circunstancia introduciendo pasos que eviten o disminuyan en gran 10 medida la probabilidad de repetición de la colisión radio, incluso repitiéndose esto múltiples veces, lo que podría pasar si el proceso de manejo de la situación no está correctamente diseñado.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

El objeto de la presente invención es el conjunto de métodos...

1. Método de gestión de comunicaciones inalámbricas entre una estación base y al menos un dispositivo inalámbrico, método que comprende:

confeccionar, mediante la estación base, una lista de k canales libres en un rango de intervalos temporales para una conexión inalámbrica con dicha estación, donde dicha lista comprende al menos un número de slot de cada canal, y

difundir periódicamente dicha lista,

estando el método caracterizado porque comprende:

escuchar mediante el dispositivo inalámbrico la lista de k canales difundida por 15 la estación base para el acceso en un intervalo temporal determinado,

crear mediante el dispositivo inalámbrico un grupo de n canales elegidos aleatoriamente de entre los canales comprendidos dentro la lista de k canales, estando n comprendido entre 1 y k,

ordenar si n es mayor que 1, mediante el dispositivo inalámbrico y de manera aleatoria dicho grupo de n canales, y

elegir mediante el dispositivo inalámbrico al menos un canal candidato de 25 conexión ubicado en primera posición en el grupo de n canales.

2.- Método según reivindicación 1 caracterizado porque comprende adicionalmente:

determinar mediante el dispositivo inalámbrico que el canal candidato de 30 conexión seleccionado en el paso anterior se encuentra en silencio radio mediante una

escucha de dicho canal en al menos un intervalo de trama, en al menos una dirección durante el tiempo comprendido entre el anuncio de canales disponibles realizado por la base y el instante temporal para el acceso al que se refiere el anuncio de canales, y

establecer un acceso entre el dispositivo inalámbrico y la estación base mediante una portadora usando el canal candidato de conexión seleccionado cuando se determina el canal candidato de conexión se encuentra en silencio radio.

3.- Método según reivindicación 1 caracterizado porque adicionalmente comprende

elegir de entre el resto de canales comprendido en el grupo de n canales al menos un canal alternativo.

4.- Método según reivindicación 3 caracterizado porque comprende adicionalmente 10 comprobar si el canal alternativo se encuentra en silencio radio.

5.- Método según reivindicación 4 caracterizado porque comprende adicionalmente realizar la conexión a través del canal alternativo si éste se encuentra en silencio radio y el canal candidato de conexión no se encuentra en silencio radio.

6.- Método según reivindicación 4 caracterizado porque adicionalmente comprende:

- elegir de entre el grupo de n canales al menos un canal auxiliar distinto del canal candidato y del canal alternativo,

- comprobar si dicho canal auxiliar elegido en el paso anterior se encuentra en 20 silencio radio, y

-realizar la conexión a través del primer canal auxiliar según el orden del grupo de n canales que se encuentre en silencio radio.

7.- Método según una cualquiera de las reivindicaciones 2 a 6, caracterizado porque si 25 ningún canal del grupo de n canales supera la fase de escucha y comprobación de

silencio radio, se abandona el intento de acceso en el intervalo temporal al que se refería la información de canales difundida por la base, y se repite el procedimiento definido en la reivindicación 1 comenzando con la observación de una nueva difusión de información de canales realizada por la base y volviéndose a repetir la elección por 30 el dispositivo inalámbrico de al menos un canal objetivo de forma aleatoria sobre esta nueva información.

8.- Método según una cualquiera de las reivindicaciones 2 a 7 caracterizado porque para determinar si un canal se encuentra en silencio radio, el dispositivo inalámbrico

efectúa una medida de RSSI (Receive Signal Strength Indication) en al menos un intervalo de tiempo de dicho canal, y en al menos una dirección de transmisión, y lo compara con un valor umbral de RSSI, considerando el canal como en silencio radio si el RSSI medido es inferior al umbral, pudiéndose tomar RSSI medio o RSSI medido en 5 la peor dirección o en el peor intervalo de tiempo si se han medido varios.

9.- Método según la reivindicación 8 donde la medida de RSSI sobre un intervalo de tiempo de trama (slot) comprende el slot dividido en secciones, midiéndose el RSSI de ellas por separado y considerando que no pasa el criterio de silencio radio si una

cualquiera de ellas está por encima del valor umbral.

10.- Método según una cualquiera de las reivindicaciones 8 ó 9 caracterizado porque el valor umbral de RSSI se encuentra comprendido entre -93 dm y -75 dBm.

11.-Método según la reivindicación 2 caracterizado porque comprende adicionalmente:

analizar mediante el dispositivo inalámbrico una respuesta emitida por la base

al intento de establecimiento de conexión, o la ausencia de ella, y

determinar si la conexión ha sido exitosa.

12.- Método según reivindicación 11 caracterizado porque comprende adicionalmente

en el caso de que la respuesta de estado de establecimiento de conexión no comprende un mensaje de conexión exitosa:

- efectuar una espera de t tramas que tiene un componente aleatorio creciente en caso de múltiples ejecuciones, donde dicho tiempo de espera se calcula como t =

a + RAN(0, j-1), con j = b * cn , siendo:

- n una serie natural que empieza en 0 en la primera ejecución y se incrementa por cada ejecución adicional hasta un valor máximo nmax , a partir del cual ya no aumenta,

- a, b, c y nmax parámetros del sistema pudiendo ser a = 0, y

- RAN(0, j-1) es un entero elegido aleatoriamente entre 0 y j-1,

- a continuación llevar a cabo los pasos descritos en la reivindicación 1

- llevar a cabo los pasos descritos en la reivindicación 2 a 10;

determinar la respuesta emitida por la base, según reivindicación 11, y

- ejecutar los pasos de esta reivindicación nuevamente incrementando el valor de n si es menor que nmax si el paso anterior da como resultado una respuesta de estado de establecimiento de conexión que no comprende un mensaje de conexión exitosa.

13.- Método según reivindicación 12 caracterizado porque comprende adicionalmente:

-determinar mediante el dispositivo inalámbrico la respuesta emitida por la base al intento de establecimiento de conexión, o la ausencia de ella, para determinar si la conexión ha sido exitosa o no, y

- ejecutar nuevamente los pasos de la reivindicación 12 incrementando el valor de n si es menor que nmax si el paso anterior da como resultado una respuesta de estado de establecimiento de conexión que no comprende un mensaje de conexión exitosa.

14.- Método según reivindicación 11 caracterizado porque comprende adicionalmente en el caso de que la respuesta de estado de establecimiento de conexión no comprende un mensaje de conexión exitosa:

-calcular un valor s como s = a + RAN(0, j-1), con j = b * cn, siendo:

- n una serie natural que empieza en 0 en la primera ejecución del método y se incrementa por cada ejecución adicional hasta un valor máximo nmax, a partir del cual ya no aumenta,

- a, b, c y nmax parámetros del sistema pudiendo ser a = 0, y

- RAN(0, j-1) es un entero elegido aleatoriamente entre 0 y j-1, y

- ejecutar los pasos descritos en la reivindicación 1 al menos una vez contando el número de canales k y acumulando este valor hasta que la suma acumulada en las iteraciones alcanza el valor s, y

- ejecutar los pasos descritos en la reivindicación 2.

15.- Método según reivindicación 14 caracterizado porque comprende adicionalmente:

-determinar mediante el dispositivo inalámbrico la respuesta emitida por la base al intento de establecimiento de conexión, o la ausencia de ella, para determinar si la conexión ha sido exitosa o no, y

- ejecutar los pasos de la reivindicación 14 incrementando el valor de n si es menor que nmax si el paso anterior da como resultado una respuesta de estado de establecimiento de conexión que no comprende un mensaje de conexión exitosa

16.- Método según reivindicación 11 caracterizado porque adicionalmente comprende en el caso de que la respuesta de estado de establecimiento de conexión no comprende un mensaje de conexión exitosa:

- calcular un valor s como s = a + RAN(0, j-1), con j = b * cn, siendo:

- n una serie natural que empieza en 0 en la primera ejecución del método y se incrementa por cada ejecución adicional hasta un valor máximo nmax, a partir del cual ya no aumenta,

- a, b, c y nmax parámetros del sistema pudiendo ser a = 0, y

- RAN(0, j-1) es un entero elegido aleatoriamente entre 0 y j-1, y

- ejecutar los pasos descritos en la reivindicación 1 al menos una vez contando el número de canales k y acumulando este valor hasta que la suma acumulada en las iteraciones alcanza el valor s,

- elegir como canal candidato aquel canal de los difundidos por la base en el que la cuenta de canales difundidos ha alcanzado el valor s, y

- ejecutar sobre el canal elegido en el paso anterior los pasos descritos por la reivindicación 2.

17.- Método según reivindicación 16 caracterizado porque comprende adicionalmente:

-determinar por el dispositivo inalámbrico la respuesta emitida por la base al

intento de establecimiento de conexión, o la ausencia de ella, para determinar si la conexión ha sido exitosa o no, y

- ejecutar nuevamente los pasos de la reivindicación 16 incrementando el valor 5 de n si es menor que nmax si el paso anterior da como resultado una respuesta

de estado de establecimiento de conexión que no comprende un mensaje de conexión exitosa.

18.- Método según reivindicación 1 caracterizado porque comprende adicionalmente, 10 mediante la estación base y con el fin de obtener la lista de canales libres y utilizables,

realizar una escucha sistemática de canales en los que no está transmitiendo y determina su utilidad mediante determinación del valor de RSSI.

19.- Método según reivindicación 1 caracterizado porque adicionalmente comprende, 15 mediante la estación base y con el fin de obtener la lista de canales libres y utilizables

recibir información de medidas de RSSI realizadas por dispositivos inalámbricos registrados en ella.

20.- Método según reivindicación 19 caracterizado porque la información de medidas 20 de RSSI efectuada por dispositivos inalámbricos registrados en la base se transmite a

la base utilizando una portadora uplink de un canal dúplex que transporta en sentido descendente la información de selección de canales.

21.- Método según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado 25 porque adicionalmente comprende definir al menos dos tiempos de vida en una capa

MAC, uno definiendo el máximo tiempo de vida que un paquete de datos puede tener y en el que puede ser retransmitido, en una misma portadora (bearer), correspondiente a una instancia de la entidad MAC TBC, y otro, en general más largo, que define el máximo tiempo de vida de un paquete de datos en toda la capa MAC, pudiendo el 30 retransmitido por la misma o diferentes instancias TBC hasta la expiración del primer tiempo de vida y necesariamente por diferente instancia TBC tras la expiración del primero y hasta la expiración del segundo.