Modulación múltiple multimedia y red mallada con múltiples tasas de datos.

Método que comprende:

determinar una intensidad de las señales recibidas en los enlaces de comunicación de nodos vecinos en una red mallada,

estando las señales recibidas asociadas a múltiples tecnologías de comunicación (402) diferentes;

seleccionar un subconjunto de los enlaces de comunicación basándose en parte en la intensidad de las señales recibidas (404);

probar el subconjunto de los enlaces de comunicación enviando datos y recibiendo datos de respuesta a través de cada uno del subconjunto de los enlaces de comunicación (406);

analizar los datos de respuesta (408); y

evaluar una calidad del enlace como función de una tasa de datos disponible de cada uno del subconjunto de los enlaces de comunicación basándose en parte en el análisis (410).

Modulación múltiple multimedia y red mallada con múltiples tasas de datos.

Antecedentes

Las redes de comunicación, por ejemplo las redes malladas, son utilizadas para conectar varios dispositivos diferentes. Por ejemplo, las redes malladas han sido empleadas en la industria de suministros básicos para conectar medidores de suministros básicos, relés celulares, transformadores, y/u otros nodos. Los nodos en la red mallada pueden típicamente recibir datos desde nodos vecinos y retransmitir o propagar mensajes a otros nodos vecinos.

En las redes por cable tradicionales pueden utilizarse métricas de enrutamiento que enrutan mensajes basándose en el menor número de saltos entre un origen y un destino. En una red mallada, sin embargo, una tasa de datos entre nodos puede variar sustancialmente de un enlace a otro. Esta variación en la tasa de datos puede ser debida, al menos en parte, al hecho de que las redes malladas a menudo contienen múltiples generaciones diferentes de nodos que tienen características y capacidades distintas. Por ejemplo, diferentes generaciones de nodos pueden emplear o tienen capacidad para emplear diferentes medios de comunicación, diferentes técnicas de modulación y operar a tasas de datos diferentes o variables. Esto puede ser particularmente cierto para redes malladas de suministros básicos en las que los nodos son puestos en servicio gradualmente a través del tiempo y se espera que permanezcan en servicio durante ciclos de vida relativamente largos (por ejemplo, 20 años o más). En general, las nuevas generaciones de nodos tienen capacidad para modulaciones adicionales y tasas de datos más altas que las generaciones de nodos más antiguas. Por tanto, cuando nuevas generaciones o varios modelos de nodos son desplegados con la red mallada, puede haber problemas de incompatibilidad que impiden que algunos nodos se comuniquen entre sí.

La publicación de solicitud de patente de Estados Unidos US 2006/0034233 describe un nodo conectado a otros nodos a través de enlaces que usan múltiples tecnologías de comunicación por radio y que evalúan la calidad del enlace en base a la retroalimentación obtenida de mensajes de enrutamiento.

Breve descripción de los dibujos

La descripción detallada se expone con referencia a las figuras adjuntas. En las figuras, el(los) dígito(s) más a la izquierda de un número de referencia identifica(n) la figura en la que aparece por primera vez el número de referencia. El uso de los mismos números de referencia en diferentes figuras indica elementos similares o idénticos.

FIG. 1, es un diagrama que muestra una vista de alto nivel de una red mallada que tiene nodos

configurados con receptores de protocolo múltiple.

FIG. 2, es un diagrama esquemático que muestra detalles adicionales de un nodo de ejemplo de la red

mallada de la FIG. 1.

FIG. 3 es un diagrama que muestra un ejemplo de una estructura de paquetes utilizable con algunos

receptores de protocolo múltiple.

FIG. 4, es un diagrama de flujo que ilustra un ejemplo de método para la determinación de una calidad de

los enlaces entre nodos de la red mallada.

FIG. 5, es un diagrama de flujo que ilustra un ejemplo de método de enrutamiento de las transmisiones en

una red mallada de acuerdo con una calidad de los enlaces entre nodos de la red.

FIG. 6, es un diagrama esquemático que ilustra un ejemplo de estructura de trama de un mensaje de

petición de envío que puede ser usado para indicar que un nodo tiene datos disponibles para enviar a otro nodo.

FIG. 7, es un diagrama esquemático de un ejemplo de estructura de trama de un mensaje "libre para el

envío" que puede ser usado para indicar que un nodo está disponible para recibir datos.

FIG. 8, es un diagrama de flujo que ilustra un ejemplo de método para la determinación de una

degradación de un enlace durante la transmisión de datos operacionales.

Descripción detallada

Sumario

Las métricas de enrutamiento existentes no son muy adecuadas para enrutar comunicaciones en una red mallada heterogénea, en la que los nodos pueden utilizar diferentes tecnologías de comunicación, medios de transmisión, tasas de transmisión de datos, modulaciones y/o protocolos. Como se usa en este documento, un "enlace" se refiere a un camino de transmisión directa entre dos nodos de una red (es decir, una transmisión que no pasa a través de otro nodo). Tales transmisiones pueden hacerse mediante señales de radiofrecuencia (RF) y/o señales de

comunicación a través de cable eléctrico (PLC). Una tasa de datos a través de un enlace entre dos nodos depende al menos parcialmente de la distancia y de las características de propagación entre los dos nodos. Por otra parte, una tasa de datos máxima a través de un camino de enlaces puede estar limitada por las capacidades del nodo más lento asociado con el enlace.

Esta solicitud describe técnicas para enrutar de forma inteligente comunicaciones entre dos y/o más nodos de una red mallada heterogénea que incluye múltiples tecnologías de comunicación diferentes (por ejemplo, distintos medios de transmisión, técnicas de modulación, tasas de datos, protocolos, etc.). Aunque esta solicitud describe vahos ejemplos y realizaciones en términos de una topología de red mallada, otras topologías de red, tales como en estrella, de "árbol grueso", etc., pueden también utilizar las tecnologías y realizaciones descritas en el presente documento. En un ejemplo, esta solicitud describe el uso de receptores de protocolo múltiple que aumentan la conectividad de los nodos, en parte, mediante la determinación de una calidad (por ejemplo, el factor de mérito (FOM)) de enlaces entre nodos que utilizan diferentes tecnologías de comunicación y el enrutamiento de comunicaciones basado al menos en parte en la calidad determinada de los enlaces.

Típicamente las métricas de enrutamiento convencionales tampoco tienen en cuenta el llamado "problema de destino perdido", en el que los nodos de destino pueden perder las transmisiones destinadas a ellos porque están ocupados comunicando con otro nodo. Cuando se emplea una métrica de enrutamiento convencional, un nodo que no recibe una respuesta de un nodo de destino previsto puede pensar que se ha producido una colisión y aumentar el tamaño de su ventana de contención (es decir, la cantidad de tiempo que el nodo esperará antes de intentar retransmitir el mensaje). Este aumento en el tiempo de espera puede causar un retraso Innecesario e ineficiencia en la propagación de la transmisión a su destino previsto.

Esta solicitud también describe el mantenimiento de una lista de dispositivos ocupados para cada nodo, que incluye información de la disponibilidad para uno o más nodos vecinos. Las comunicaciones pueden ser enrutadas basándose en parte en la información de disponibilidad de los nodos vecinos mantenidos en la lista de dispositivos ocupados.

Por lo tanto, en varias realizaciones descritas en esta solicitud, las transmisiones pueden ser enrutadas en una red mallada, o en redes que utilizan topologías distintas de una topología de malla, tales como una topología en estrella, que utilizan varios medios de transmisión, varias tecnologías de comunicación y varias tasas de datos, basándose en una o más métricas asociadas con la calidad del enlace (por ejemplo, un FOM), la disponibilidad de los nodos vecinos (por ejemplo, basada en una lista de dispositivos ocupados), o ambas. Consecuentemente, se mejora la conectividad entre los nodos en la red mallada, mejorando así el procesamiento. Adicionalmente, las técnicas de enrutamiento pueden llegar a ser más inclusivas, incorporando un mayor número de nodos dentro de una red mallada heterogénea.

Las técnicas de enrutamiento se describen en el presente documento en el ejemplo de contexto de una red mallada de suministros básicos que incluye una pluralidad de nodos que tienen receptores de protocolo múltiple. Los nodos de la red mallada de suministros básicos pueden Incluir, por ejemplo, radios digitales de baja potencia, contadores de suministros básicos inteligentes (por ejemplo, contadores de electricidad, gas y/o agua), sensores (por ejemplo, sensores de temperatura, estaciones meteorológicas, sensores de frecuencia, etc.), dispositivos de control, transformadores, enrutadores, servidores, relés (por ejemplo, relés celulares), Interruptores, válvulas y otros dispositivos de red. Como tal, estos nodos pueden Incluir nodos de redes de baja potencia y con pérdidas (LLN). Aunque las técnicas de enrutamiento se describen en el contexto de una red mallada de suministros básicos, las técnicas de enrutamiento pueden ser aplicables adicional o alternativamente... [Seguir leyendo]

1. Método que comprende:

determinar una intensidad de las señales recibidas en los enlaces de comunicación de nodos vecinos en una red mallada, estando las señales recibidas asociadas a múltiples tecnologías de comunicación (402) diferentes;

seleccionar un subconjunto de los enlaces de comunicación basándose en parte en la intensidad de las señales recibidas (404);

probar el subconjunto de los enlaces de comunicación enviando datos y recibiendo datos de respuesta a través de cada uno del subconjunto de los enlaces de comunicación (406);

analizar los datos de respuesta (408); y

evaluar una calidad del enlace como función de una tasa de datos disponible de cada uno del subconjunto de los enlaces de comunicación basándose en parte en el análisis (410).

2. Método según la reivindicación 1, en el que la red mallada Incluye nodos de una red de baja potencia y con pérdidas (LLN).

3. Método según la reivindicación 1, en el que las múltiples tecnologías de comunicación diferentes Incluyen múltiples tecnologías de comunicación de radiofrecuencia (RF) diferentes que tienen diferentes esquemas de modulación de RF y una o más tecnologías de comunicación mediante cable eléctrico (PLC).

4. Método según la reivindicación 1, en el que el envío de datos y la recepción de datos de respuesta se realizan a las tasas de datos disponibles de una tecnología de comunicación utilizada sobre cada uno del subconjunto de enlaces de comunicación.

5. Método según la reivindicación 1, en el que el envío de datos y la recepción de datos de respuesta se realizan a las tasas de datos disponibles de más de una tecnología de comunicación utilizada sobre uno o más del subconjunto de enlaces de comunicación.

6. Método según la reivindicación 5, en el que más de una tecnología de comunicación incluye una tecnología de comunicación de radiofrecuencia (RF) y una tecnología de comunicación por cable eléctrico (PLC).

7. Método según la reivindicación 1, en el que la evaluación de la calidad del enlace comprende el cálculo de un tiempo de transmisión esperado (ETT) de acuerdo con la siguiente ecuación:

ETT=xETX, donde B

ETX=-

\ P

i5 = 1 - (1 - Pf) x (1 - Pr)

P es una tasa de pérdida en un enlace,

Pf es una probabilidad de que un paquete de datos llegue con éxito a un nodo vecino,

Pres una probabilidad de que sea recibida con éxito una confirmación desde el nodo vecino,

S es el tamaño de paquete del paquete de datos respectivo, y

B es un ancho de banda o una tasa de datos disponible seleccionada del enlace entre un nodo y el nodo vecino.

8. Método de la reivindicación 1, en el que la evaluación de la calidad de un enlace como función de una tasa de datos disponible incluye la determinación de un factor de mérito (FOM) representado por un producto cruzado de una tasa de éxito de comunicación y una tasa de datos disponible.

9. Método según la reivindicación 8, en el que un FOM óptimo es indicado por una tasa de datos disponible máxima que optimiza el producto cruzado.

10. Método según la reivindicación 1, que comprende además la determinación de un factor de mérito (FOM) asociado con una combinación máxima de la calidad del enlace y la tasa de datos disponible para cada uno del subconjunto de enlaces de comunicación.

11. Método según la reivindicación 10, que comprende además el enrutamiento de los datos a nodos vecinos basándose en parte en el FOM asociado a cada uno del subconjunto de los enlaces de comunicación.

12. Método según la reivindicación 10, que comprende además:

mantener información que incluye una disponibilidad, una no disponibilidad y la duración de la no disponibilidad de al menos un subconjunto de nodos vecinos; y

mantener información que identifica una tecnología de comunicación y una tasa de datos disponible asociada con el FOM para cada uno del subconjunto de los enlaces de comunicación.

13. Método según la reivindicación 12, que comprende además:

emplear un protocolo de enrutamiento para seleccionar un enlace de comunicación del subconjunto de los enlaces de comunicación para el enrutamiento de un paquete de datos a un nodo vecino, basándose en parte en el FOM asociado con el enlace de comunicación seleccionado y la disponibilidad del nodo vecino; y

transmitir el paquete de datos al nodo vecino utilizando la tecnología de comunicación óptima y la tasa de datos disponible óptima del enlace de comunicación seleccionado.

14. Uno o más medios legibles por ordenador que almacenan instrucciones que, cuando son ejecutadas por uno o más procesadores de un nodo, configuran el nodo para que realice el método según cualquiera de las reivindicaciones precedentes.

15. Un nodo de una red mallada, comprendiendo el nodo: uno o más procesadores;

una memoria acoplada en comunicación al uno o más procesadores;

una radio con un receptor de protocolo múltiple configurado para escuchar en paralelo los enlaces de comunicación por radiofrecuencia (RF) a nodos vecinos de la red mallada, utilizando los enlaces de comunicación RF diferentes tecnologías de comunicación RF;

un transceptor de comunicaciones por cable eléctrico (PLC) configurado para comunicarse con uno o más de los nodos vecinos a través de enlaces de comunicación PLC mediante una tecnología de comunicación PLC; y

uno o más módulos almacenados en la memoria y ejecutables en el uno o más procesadores para:

determinar la intensidad de las señales recibidas en los enlaces de comunicación para incluir los enlaces de comunicación RF y los enlaces de comunicación PLC;

seleccionar un subconjunto de los enlaces de comunicación basándose en parte en la intensidad de las señales

recibidas;

probar el subconjunto de los enlaces de comunicación mediante la comunicación de datos a las tasas de datos disponibles a través de cada uno del subconjunto de los enlaces de comunicación;

determinar un producto cruzado que indica una combinación máxima de un éxito de enlace de comunicación y una tasa de datos disponible para cada uno del subconjunto de los enlaces de comunicación;

mantener la información de la identificación de una tasa de datos disponible correspondiente y la tecnología de comunicación RF o PLC asociada al producto cruzado de cada uno del subconjunto de los enlaces de comunicación;

seleccionar un enlace de comunicación del subconjunto de los enlaces de comunicación para enrutar un paquete a un nodo vecino, basándose en parte en el producto cruzado asociado al enlace de comunicación seleccionado; y

transmitir directamente el paquete de datos al nodo vecino a través del enlace de comunicación seleccionado.