BRPI0712895A2

BRPI0712895A2 - método de comunicação de um ou mais pacotes de dados dentro de uma rede de comunicação de dados, rede de comunicação de dados, nós de ponto de acesso e de estação móvel, e, produto de software

Info

Publication number: BRPI0712895A2
Application number: BRPI0712895-9A
Authority: BR
Inventors: Xiangyu Wang; Yonggang Du
Original assignee: Koninkl Philips Electronics Nv
Priority date: 2006-06-14
Filing date: 2007-06-12
Publication date: 2012-10-09
Also published as: KR20090029265A; EP2033371A2; US20090175260A1; CN101467398A; WO2007144822A2; JP5128590B2; CN101467398B; RU2009100915A; RU2436249C2; US8514837B2; EP2033371B1; JP2009540724A; KR101315071B1; WO2007144822A3

Abstract

MéTODO DE COMUNICAçãO DE UM OU MAIS PACOTES DE DADOS DENTRO DE UMA REDE DE COMUNICAçãO DE DADOS, REDE DE COMUNICAçãO DE DADOS, NóS DE PONTO DE ACESSO E DE ESTAçãO MóVEL, E, PRODUTO DE SOFTWARE. é elucidado um método de comunicação de pacotes de dados (210; 520) dentro de uma rede de comunicação de dados (10). A rede (10) compreende nós de comunicação (30a, 30b, 30c, 40), em que um primeiro conjunto nodal (30a, 30b, 30c) compreende nós que são operáveis para se comunicarem via um meio de comunicação com um segundo conjunto nodal (40), compreendendo pelo menos um dos referidos nós (30a, 30b, 30c, 40). O método compreende as etapas de: (A) sincronização, mutuamente, juntos, de dois ou mais nós do referido primeiro conjunto nodal; e (B) simultaneamente, da maneira sincronizada, transmissão de um ou mais pacotes de dados dos dois ou mais nós mutuamente sincronizados do primeiro conjunto nodal via o referido meio de comunicação para recepção substancialmente simultaneamente no referido segundo conjunto nodal (40). A rede (10) é suscetível a ser mais simples de implementar, em comparação com redes de comunicação contemporâneas comparáveis, bem como, potencialmente, proporcionando uma qualidade de serviço (QoS) melhor, especialmente quando transferência de passagem de um nó de ponto de acesso para outro é considerada.

Description

"MÉTODO DE COMUNICAÇÃO DE UM OU MAIS PACOTES DE DADOS DENTRO DE UMA REDE DE COMUNICAÇÃO DE DADOS, REDE DE COMUNICAÇÃO DE DADOS, NÓS DE PONTO DE ACESSO E DE ESTAÇÃO MÓVEL, E, PRODUTO DE SOFTWARE" A presente invenção se refere a métodos de comunicação de dados em sistemas de comunicação, por exemplo, a métodos de comunicação em sistemas sem fio cada um incluindo múltiplos nós de pontos de acesso (APs) operáveis para comunicar dados e receber dados de nós estacionários (STA). Além disso, a presente invenção também se refere a sistemas de comunicação utilizando esses métodos, por exemplo, sistemas de comunicação sem fio utilizando esses métodos. Além disso, a presente invenção também se refere a nós de pontos de acesso (APs) para sistemas de comunicação e também a estações móveis para esses sistemas. Adicionalmente, a presente invenção se refere a produtos de software executáveis em hardware de computação para implementação dos métodos supra-citados.

Em sistemas de comunicação, cada um compreendendo uma pluralidade de nós, distribuídos mutua e espacialmente, acoplados uns aos outros via cursos de comunicação estabelecidos em um meio, por exemplo, redes de área local sem fio (WLANs) incluindo nós distribuídos mutua e espacialmente, acoplados via ligações sem fio, a comunicação de dados dentro dos sistemas é tornada mais complicada quando seus cursos de comunicação são operáveis para convolução de dados comunicados de maneira complexa. Por exemplo, ligações sem fio usadas em WLAN são suscetíveis a exibir desvanecimento e reflexões de multicursos, especialmente quando posições relativas entre nós são suscetíveis à mudança, temporariamente. Os problemas se originam quando a comunicação entre nós precisa ser realizada de maneira sincronizada nesses sistemas de comunicação. Em um pedido de patente publicado dos Estados Unidos no. US2005/0169209, há descrito um segundo comutador 34 operável para implementar transmissão de dados de múltiplos acessos, usando uma pluralidade de nós de pontos de acesso a serem usados mutuamente em cooperação para transmitir dados para um nó receptor. O método se refere à transmissão de dados para o nó do receptor via a pluralidade de nós de pontos de acesso, em que os dados são transmitidos em um padrão que usa pelo menos dois nós de pontos de acesso durante pelo menos uma porção de um período de transmissão. WLANs contemporâneas freqüentemente se conformam a um

padrão internacionalmente acordado IEEE 802.11. O padrão especifica uma arquitetura relativamente simples em que um nó de receptor de estação móvel (STA) está sempre associado com somente um nó de ponto de acesso (AP) em qualquer dada instância quando da comunicação em um modo de infra- estrutura. A utilização dessa arquitetura simples tem tornado os produtos da WLAN, que se conformam ao padrão, rápidos e baratos de desenvolver, comercialmente.

Na implementação de sistemas fortes de WLAN, os usuários têm se tornado acostumados a e/ ou requerem uma alta qualidade de serviço (QoS), a saber, uma baixa taxa de erro de bits e confiabilidade de comunicação, a saber, nenhum tempo de espera. Essa qualidade de serviço (QoS) é difícil de assegurar quando o nó de receptor de estação móvel (STA) supra-citado estiver se movendo em relação aos nós de pontos de acesso (APs) de modo que transferência de passagem de um nó de ponto de acesso para outro nó de ponto de acesso é suscetível a causar perda e instabilidade do pacote de dados. Tentativas anteriores para endereçar casos de qualidade de serviço (QoS) têm explorado a diversidade inerente nas WLANs e tipos similares de rede. A diversidade se origina de uma situação em que o nó de estação móvel (STA) está transmitindo pacotes de dados; potencialmente, diversos nós de pontos de acesso (APs) são capazes de executar processamento cooperativo dos pacotes de dados recebidos ao mesmo tempo do nó de estação móvel (STA). O processamento cooperativo inclui, por exemplo, o envio de reconhecimentos para o nó de estação móvel (STA) confirmando o recebimento de pacotes de dados transmitidos do nó de estação móvel (STA) e eliminando a recepção nos diversos nós de pontos de acesso (APs) de pacotes de dados duplicados. Quando diversos nós de pontos de acesso (APs) estão proporcionando suporte para o nó de estação móvel (STA), o nó de estação (STA) é sempre acoplado em comunicação com os nós de pontos de acesso (APs), quando pelo menos um dos nós de pontos de acesso (APs)pode receber pacotes de dados transmitidos do nó de estação (STA).

Propostas para desenhos de protocolo referentes a nós de pontos de acesso mutuamente cooperantes (APs) para transmissão de dados de enlace ascendente em WLANs são conhecidas. Esses desenhos são capazes de proporcionar mitigação de interferência; a mitigação é proporcionada, por exemplo, por meio de pelo menos dois nós de pontos de acesso (AP) entre diversos nós de pontos de acesso (APs) funcionando em cooperação e sendo operáveis para receber um pacote de dados de enlace ascendente corretamente, a saber, substancialmente sem erros. Contudo, a fim de assegurar comunicação de dados segura para o nó de estação móvel (STA), por exemplo, é desejável que apenas um nó de ponto de acesso (AP) envie um pacote de dados de reconhecimento correspondente (ACK) para o nó de estação móvel (STA) em resposta ao recebimento de um pacote de dados precedentes transmitido do nó de estação móvel (STA). Os desenhos antes citados de protocolo, portanto, requerem arbitração entre nós de pontos de acesso (APs) mutuamente cooperantes. Essa arbitração pode ser obtida, por exemplo, através da atribuição dos diversos nós de pontos de acesso (APs) de modo a ser um nó de ponto de acesso primário (AP- Prim) e nós de pontos de acesso secundários (AP-Seg) e pelo uso de transmissão em intervalo temporariamente de pacotes de dados de reconhecimento (ACK).

Contudo, esses desenhos de arquitetura têm limitações pelo fato de que a implementação de recepção cooperativa de pacotes de dados de um ou mais nós de estação móvel (STAs) explorando a Ethernet para proporcionar uma estrutura básica aos nós de pontos de acesso (APs) está limitada às configurações apenas, compreendendo repetidoras, por exemplo, concentradores da Ethernet; tais concentradores da Ethernet são considerados, contemporaneamente, como sendo obsoletos. Em operação, há apenas um número limitado de pacotes de dados de reconhecimento (ACKs) acomodados em padrões contemporâneos, por exemplo, para WLANs; na prática, implementações contemporâneas de WLANs proporcionam apenas tempo limitado antes, por exemplo, que o nó de estação móvel (STA) pare de esperar para receber um pacotes de dados de reconhecimento (ACK).

Desse modo, um problema técnico endereçado pela presente invenção é possibilitar resposta na hora certa para nós de pontos de acesso (APs) mutuamente cooperantes para um nó de estação móvel (STA) em resposta ao recebimento de um ou mais pacotes de dados transmitidos do mesmo.

Um objetivo da presente invenção é proporcionar um sistema de comunicação de dados, incluindo múltiplos nós de pontos de acesso operáveis para se comunicarem com um ou mais nós de estação móvel, o qual é capaz de proporcionar qualidade de serviço (QoS) aperfeiçoada.

De acordo com um primeiro aspecto da presente invenção, é proporcionado um método de comunicação de um ou mais pacotes de dados dentro de uma rede de comunicação de dados, a rede compreendendo uma pluralidade de nós de comunicação, em que um primeiro conjunto nodal compreende uma pluralidade dos nós que são operáveis para se comunicarem via um meio de comunicação com um segundo conjunto nodal compreendendo pelo menos um dos referidos nós, em que o método compreende as etapas de:

(a) sincronização mutualmente de dois ou mais nós do primeiro conjunto nodal; e

(b) simultaneamente, de maneira sincronizada, transmissão de um ou mais pacotes de dados dos dois ou mais nós mutuamente sincronizados do primeiro conjunto nodal via o referido meio de comunicação para recepção substancialmente simultaneamente no segundo conjunto nodal, e, no método, a sincronização mútua dos dois ou mais nós do primeiro conjunto nodal inclui as etapas de:

c) sincronização dos dois ou mais nós do primeiro conjunto nodal para pelo menos um pacote de dados recebido do segundo conjunto nodal, para determinar um parâmetro de freqüência de referência d ou um parâmetro de temporização; e

d) manutenção de operação dos dois ou mais nós do primeiro conjunto nodal de acordo com o parâmetro de freqüência de referência e/ ou parâmetro de temporização, de modo que transmissão subseqüente na etapa (b) do um ou mais pacotes de dados para o segundo conjunto nodal é sincronizada mutuamente.

Essa sincronização com os pacotes de dados recebidos anteriormente e a manutenção de condições de sincronização para a subseqüente transmissão simultânea de pacotes de dados de múltiplos nós de pontos de acesso para o nó de estação móvel é suscetível a simplificar a operação da rede enquanto também proporciona, potencialmente, uma melhor qualidade de serviço (QoS).

A invenção é de vantagem pelo fato de que a transmissão sincronizada de pacotes de dados dos múltiplos nós de pontos de acesso é capaz de proporcionar uma qualidade de serviço (QoS) aperfeiçoada dentro da rede.

Opcionalmente, no método, o primeiro conjunto nodal compreende uma pluralidade de nós de pontos de acesso, que são mutuamente acopláveis em comunicação através de uma estrutura básica para implementação de sincronização entre eles e o segundo conjunto nodal compreende um nó de estação móvel cuja posição espacial em relação ao primeiro conjunto nodal é suscetível à mudança temporariamente e em que o meio de comunicação inclui comunicação sem fio. Essa implementação é de vantagem pelo fato de que a rede é mais capaz de proporcionar comunicação segura para o nó de estação móvel à medida que passa fora da faixa de certos nós de pontos de acesso e na faixa de outros nós de pontos de acesso.

Mais opcionalmente, no método, a sincronização na etapa (c) é auxiliada por meio de um preâmbulo incluído nos pacotes de dados comunicados para o primeiro conjunto nodal.

Opcionalmente, no método, a sincronização na etapa (c) é mantida até a transmissão do um ou mais pacotes de dados para o segundo conjunto nodal pela utilização de um modo contínuo (prolongamento excessivo do decaimento do sinal) em laços bloqueados em fase do primeiro conjunto nodal implementados de acordo com os padrões IEEE 802.11 e suas variantes. Estender uma característica existente do padrão para proporcionar uma nova função é de benefício pelo fato de que ele é capaz de simplificar a implementação do método sem aumentar o custo e/ ou a complexidade da rede significativamente.

Opcionalmente, no método, a pluralidade de nós do primeiro conjunto nodal são mutuamente acoplados juntos por meio de uma estrutura de comunicação suportando comunicação de dados entre eles. Mais opcionalmente, a estrutura é implementada usando Ethernet cabeada.

Opcionalmente, no método, a rede de comunicação de dados é implementada como uma rede de área local sem fio (WLAN).

Opcionalmente, no método, pacotes de dados comunicados na rede incluem pelo menos um de: limpar-para-enviar (CTS), solicitar-para-enviar (RTS), reconhecimento (ACK), pacotes de dados (DATA) transportando feixes de dados.

De acordo com um segundo aspecto da invenção, é proporcionada uma rede de comunicação de dados compreendendo uma pluralidade de nós de comunicação, em que um primeiro conjunto nodal compreende uma pluralidade dos nós que são operáveis para comunicação via um meio de comunicação com um segundo conjunto nodal compreendendo pelo menos um dos nós, em que:

(a) dois ou mais nós do primeiro conjunto nodal são operáveis para serem sincronizados juntos mutuamente; e

(b) dois ou mais nós do primeiro conjunto nodal são operáveis simultaneamente em uma maneira mutuamente sincronizada para transmitir um ou mais pacotes de dados, dos dois ou mais nós do primeiro conjunto nodal mutuamente sincronizados via um meio de comunicação para recepção substancialmente simultânea no segunda camada de metal, e

em que a sincronização mútua dos dois ou mais nós do primeiro conjunto nodal é operável para:

(c) sincronização dos dois ou mais nós do primeiro conjunto nodal para pelo menos um pacote de dados recebido do segundo conjunto nodal, para determinar um parâmetro de freqüência de referência e/ou parâmetro de temporização; e

(d) manutenção de operação dos dois ou mais nós do primeiro conjunto nodal de acordo com o parâmetro de freqüência de referência d ou parâmetro de temporização, de modo que transmissão subseqüente na etapa (b) do um ou mais pacotes de dados para o segundo conjunto nodal é sincronizada mutuamente.

De acordo com um terceiro aspecto da invenção, é proporcionado um nó de ponto de acesso operável para funcionar conforme o método de acordo com o primeiro aspecto da invenção.

De acordo com um quarto aspecto da invenção, é proporcionado um nó de estação móvel operável para funcionar conforme o método de acordo com o primeiro aspecto da invenção.

De acordo com um quinto aspecto da invenção, é proporcionado um produto de software executável em hardware de computação para implementar um método de acordo com o primeiro aspecto da invenção.

Será apreciado que aspectos da invenção são suscetíveis a serem combinados em qualquer combinação, sem afastamento do escopo da invenção, conforme definido pelas reivindicações anexas. Modalidades da presente invenção serão agora descritas, à guisa de exemplo apenas, com referência aos desenhos anexos, em que:

A figura 1 é uma ilustração de uma modalidade da presente invenção, a modalidade referente a uma rede de comunicação de dados operável em conformidade com um padrão IEEE 802.11 e compreendendo uma pluralidade de nós de pontos de acesso (APs) acoplados juntos mutuamente via uma estrutura de Ethernet, os nós de pontos de acesso (APs) sendo operáveis para se comunicarem com um nó de estação móvel (STA) via comunicação de rede de área local sem fio (WLAN);

A figura 2 é um gráfico pertencente à rede da figura 1, ilustrando comunicação do nó de estação móvel (STA) para um ou mais nós de pontos de acesso (APs) com reconhecimentos subseqüentes dos mesmos;

A figura 3 é uma ilustração de partes componentes de reconhecimentos, representadas na figura 2;

A figura 4 é um gráfico pertencente à rede da figura 1, ilustrando comunicação de um ou mais dos nós de pontos de acesso (APs) para o nó de estação móvel (STA), com o reconhecimento subseqüente dos mesmos; e

A figura 5 é uma representação de um preâmbulo de pacotes de dados comunicados dentro do segundo comutador 34 da figura 1, o preâmbulo incluindo estruturas de dados para auxiliar a sincronização de osciladores de laços bloqueados em fase, empregados dentro da rede para assegurar a sincronização de dados comunicados em operação dentro da rede, quando múltiplos nós de pontos de acesso servem, simultaneamente, o nó de estação móvel (STA).

Nos diagramas anexos, um número sublinhado é empregado para representar um item através do qual o número sublinhado é posicionado ou um item com relação ao qual o número sublinhado fica adjacente. Um número não sublinhado se refere a um item identificado por uma linha ligando o número não sublinhado ao item. Quando um número é não sublinhado e acompanhado por uma seta associada, o número não sublinhado é usado para identificar um item geral para o qual a seta está apontando.

Em visão geral, a presente invenção está relacionada com métodos e, também, com sistemas executando esses métodos, que são operáveis para permitir resposta em tempo hábil de nós de pontos de acesso (APs) mutuamente cooperantes para um nó de estação móvel (STA) em resposta ao recebimento de pacotes de dados do mesmo. Os métodos envolvem a permissão para múltiplos nós de pontos de acesso (APs) mutuamente cooperantes para transmitir um pacote de dados de resposta, simultaneamente, para o nó de estação móvel (STA) em que o pacote de dados de resposta, a saber, pacote de dados de enlace descendente, tem conteúdo idêntico para cada um dos nós de pontos de acesso (APs) cooperantes. Os métodos evitam a necessidade de proporcionar arbitração entre os nós de pontos de acesso (APs) mutuamente cooperantes. Além disso, a transmissão simultânea de pacotes de dados de enlace descendente mutuamente idênticos de nós de pontos de acesso (APs) para nós de estações móveis (STAs) é potencialmente capaz de otimizar a qualidade do sistema de comunicação pelo fornecimento de diversidade aumentada. Por conta de os nós de pontos de acesso (APs) serem distribuídos mutua e espacialmente, em outras palavras, em localizações espaciais mutuamente diferentes, o desvanecimento da transmissão dos nós de pontos de acesso (APS) para o nó de estação móvel (STA) se torna independente; além disso, de maneira similar, a perda e o sombreamento do curso de propagação também se tornam independentes. A qualidade de serviço (QoS) é, assim, aperfeiçoada para ambientes de sombreamento intenso, por exemplo, situações internas, em que reflexões de rádio complexas podem ocorrer. Como um benefício adicional da implementação da presente invenção, imunidade à interferência acentuada é possível de se obter, potencialmente, visto que a energia de sinal, recebida no nó de estação móvel (STA), deriva da transmissão de diversos nós de pontos de acesso (APS) e, assim, aperfeiçoa a proporção de sinal para ruído que se pode obter.

A fim de elucidar melhor a presente invenção, modalidades da invenção serão agora descritas. As modalidades são descritas em um contexto do padrão IEEE 802.11 citado acima, embora não estejam limitadas ao mesmo. Em modalidades descritas, uma rede de área local sem fio do IEEE .802.11 (LAN) incluindo nós de pontos de acesso (APs) ligados por meio de uma estrutura de Ethernet é considerada. Contudo, por exemplo, a presente invenção não está limitada às redes sem fio e é suscetível a ser utilizada em redes em que um ou mais nós de pontos de acesso (APs) são ligados um ao outro através de uma estrutura cabeada.

Em uma rede de comunicação de dados do IEEE 802.11 há incluídos pelo menos um nó de estação móvel (STA) e uma pluralidade de nós de pontos de acesso (APs) mutuamente espaçados. O nó de estação móvel (STA) é operável para se associar com apenas um nó de ponto de acesso (AP) em qualquer dado tempo, como elucidado no precedente. Na figura 1, há mostrada a rede de comunicação de dados indicada em geral por 10. A rede .10 inclui uma estrutura de Ethernet 20 acoplando mutuamente nós de pontos de acesso 30a, 30b, 30c (AP1, AP2, AP3) juntos, conforme ilustrado. A estação móvel (STA) é denotada por 40. Em operação, pelo menos um dos nós de pontos de acesso 30a, 30b, 30c é operável para servir ao nó de estação móvel (STA) 40 por meio do recebimento de pacotes de dados do mesmo. Após o recebimento de um pacotes de dados emitido do nó de estação móvel (STA) 40, a rede 10, em cumprimento ao padrão IEEE 802.11, é operável para enviar um pacotes de dados de resposta, por exemplo, um pacotes de dados de reconhecimento (ACK), para o nó de estação móvel (STA) 40. A fim de manter a comunicação com o nó de estação móvel (STA) 40 intacta de acordo com o padrão, apenas um desses pacote de dados de resposta é permitido ser enviado para o nó de estação móvel (STA) 40.

Quando a rede 10 está funcionando em um modo convencional, arbitração rápida entre os nós de pontos de acesso (API, AP2, AP3) 30a, 30b, 30c resulta em um desses nós (API, AP2, AP3) 30a, 30b, 30c sendo selecionado para transmitir o pacote de resposta para o nó de estação móvel (STA) 40. Contudo, a rede 10 funcionando de acordo com a presente invenção, mais de um dos nós de pontos de acesso (APs) 30a, 30b, 30c é operável, simultaneamente, para enviar o pacote de resposta para o nó de estação móvel (STA) 40. Quando essa transmissão simultânea é empregada, o pacotes de dados de resposta pode ser pelo menos um dentre um pacotes de dados de controle, uma pacote de dados de reconhecimento (ACK), um pacotes de dados limpar -para- enviar (CTS) e um pacotes de dados transportando feixes de dados.

A operação da rede 10 também é ilustrada na figura 2, em que um gráfico de tempos é indicado, em geral, por 100. O gráfico 100 inclui um eixo geométrico de tempos de abscissa 110, representando a passagem de tempo da esquerda para a direita. Além disso, o gráfico 100 inclui um eixo geométrico de ordenadas 120, denotando dados de sinais comunicados na rede 10. Um sinal Ssta é representativo de pacotes de dados transmitidos dos nós de estações móveis (STA) 40 para recebimento em um ou mais dos nós de pontos de acesso 30a, 30b, 30c (API, AP2, AP3). Sinais Sapi, Sap2, Sap3 são representativos de pacotes de dados transmitidos dos nós de pontos de acesso .30a, 30b, 30c (API, AP2, AP3), respectivamente. No gráfico, o nó de estação móvel (STA) 40 transmite um pacote de dados 200 para recebimento em um ou mais dos nós de pontos de acesso 30a, 30b, 30c. No recebimento do pacote de dados 200, os nós de pontos de acesso 30a, 30b (API, AP2), simultaneamente e em sincronismo, transmitem um pacotes de dados de reconhecimento 210 para o nó de estação móvel (STA) 40.

Em um caso em que o nó de ponto de acesso 30c (AP3) não receba o pacote de dados 200 corretamente, por exemplo, como identificado por correspondência inconsistente de bits de paridade de verificação de erro com os dados correspondentes, o nó de ponto de acesso 30c (AP3) não transmite seu pacote de dados de reconhecimento, conforme ilustrado na figura 2. O nó de estação móvel (STA) 40 é operável para supor envio completo e bem sucedido de dados do mesmo, quando pelo menos um dos nós de pontos de acesso 30a, 30b, 30c (AP1, AP2, AP3) recebeu o pacote de dados 200. Em conformidade com a presente invenção, não é necessário na rede 10 que um e apenas um nó de ponto de acesso 30a, 30b, 30c (AP1, AP2, AP3) seja restrito a responder com o pacote de dados de reconhecimento 210. Arbitração rápida entre os nós de pontos de acesso 30a, 30b, 30c (AP1, AP2, AP3) é, assim, evitada, em contradição aos métodos contemporâneos conhecidos; esse evitar da arbitração é um benefício considerável proporcionado pela presente invenção, por exemplo, para redução do tráfego de dados na estrutura de Ethernet 20 e simplificar o desenho e a implementação da rede 10.

O pacote de dados de reconhecimento 210 será descrito em mais detalhes com referência à figura 3. Na figura 3, o pacote de dados de reconhecimento 210 é mostrado como compreendendo primeira, segunda, terceira e quarta seções denotadas por 300, 310, 320, 330, respectivamente. A primeira seção 300 inclui 2 octetos de dados, a segunda seção 310 inclui 2 octetos de dados, a terceira seção 320 inclui 6 octetos de dados e, finalmente, a quarta seção 330 inclui 4 octetos de dados. Além disso, as primeira, segunda e terceira seções 300, 310, 320 constituem um cabeçalho de MAC. A primeira seção 300 está relacionada com o controle de quadro (FC), enquanto a segunda seção 310 está relacionada com a duração (DUR) do pacote de dados 210. A terceira seção 320 é usada para transportar endereço do receptor (RA), enquanto a quarta seção 330 está relacionada com a seqüência de verificação de quadro (FCS). A primeira seção 300, correspondente ao controle de quadro (FC) tem um comprimento de 16 bits, cuja função é alocada, conforme proporcionado na Tabela 1:

Tabela 1: Alocação de bits de seção 300 de FCS

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Em operação, dados para a segunda seção (DUR) 310 e para a primeira seção 300 (FCS) são calculados por nós de pontos de acesso individuais (APs) 30a, 30b, 30c, embora os dados calculados incluídos nas primeira e segunda seções 300, 310 sejam idênticos para todos os pacotes de dados de reconhecimento 210, comunicados dos nós de pontos de acesso 30a, .30b (AP1, AP2) comunicados para o nó de estação móvel 40. A terceira seção (RA) 320 é copiado do pacote de dados 200 e corresponde a um endereço alocado ou de outro modo associado com o nó de estação móvel (STA) 40. Na prática, quando da implementação da presente invenção, a maior parte dos campos de dados associados com a primeira seção 300 (FCS) são ajustados para um valor "0", por exemplo, mais fragmentos (More Frag), Tentar de Novo, Mais dados, WEP e Ordem; inversamente, outros campos da primeira seção 300 são copiados, simplesmente, do pacote de dados 200, transmitidos do nó de estação móvel (STA) 40.

No precedente, a transmissão simultânea do pacote de dados de reconhecimento 210 para o nó de estação móvel (STA) 40 é descrito. A rede 10 também é operável para proporcionar dados de enlace descendente de uma pluralidade dos nós de pontos de acesso (APs) 30a, 30b, 30c para o nó de estação móvel (STA) 40. Essa transmissão simultânea de dados de enlace descendente é representada na figura 4 como um gráfico indicado, de um modo geral, por 400. O gráfico 400 inclui um eixo geométrico de abscissa .410, representando uma passagem de tempo da esquerda para a direita. Além disso, os Sinais Sapi, Sap2, Sap3 supra-citados são mostrados ao longo de um eixo geométrico de ordenadas 420. Um exemplo de comunicação entre o nó de estação móvel (STA) 40 e os nós de pontos de acesso (AP1, AP2, AP3) .30a, 30b, 30c começa pelo primeiro nó de ponto de acesso 30a (APl) enviando um pacote de dados 500 de solicitar -para- enviar (RTS); alternativamente, outros nós de pontos de acesso 30b, 30c (AP2, AP3) é operável para enviar o pacote de dados 500 solicitar -para- enviar (RTS). O pacote de dados 500 solicitar -para- enviar (RTS) é recebido no nó de estação móvel (STA) 40, que responde um curto período, em seguida, pelo envio de um pacote de dados 510 de limpar -para- enviar (CTS). O pacote de dados .510 de limpar -para- enviar (CTS) +e recebido em um ou mais nós de pontos de acesso 30a, 30b, 30c (AP1, AP2, AP3). Todos esses três nós de pontos de acesso (AP1, AP2, AP3) 30a, 30b, 30c, então, simultanea e sincronicamente, enviam os dados de enlace descendente como um pacote de dados de enlace descendente 520 para recebimento no nó de estação móvel (STA) 40. Com o recebimento bem sucedido do pacotes de dados de enlace descendente 520, o nó de estação móvel (STA) 40 é operável para transmitir um pacotes de dados de reconhecimento 530 para o recebimento subseqüente em um ou mais dos nós de acesso 30a, 30b, 30c (AP1, AP2, AP3).

Em contradição com os pacotes de dados de enlace descendente contemporâneos convencionais, o pacote de dados de enlace descendente 520 emprega um formato relativo mais complexo, que inclui mais campos de dados que são específicos para cada nó de ponto de acesso .30a, 30b, 30c (AP1, AP2, AP3). Contudo, na figura 4, os pacotes de dados de enlace descendente 520 transmitidos dos nós de pontos de acesso 30a, 30b, .30c (AP1, AP2, AP3) são mutuamente idênticos. De preferência, na geração do pacote de dados de enlace descendente 520, um dos nós de pontos de acesso 30a, 30b, 30c (AP1, AP2, AP3) é escolhido ou assume uma função como um nó de ponto de acesso primário, que, então, dita para um ou mais dos outros nós de pontos de acesso, que funcionam como nós de pontos de acesso secundários, a saber, subsidiários.

A fim de assegurar transmissão simultânea e síncrona de pacote de dados de um ou mais dos nós de pontos de acesso 30a, 30b, 30c ((AP1, AP2, AP3) para o nó de estação móvel (STA), é necessário que os nós de pontos de acesso (APs) 30a, 30b, 30c sejam mutuamente sincronizados via a placa principal 20. Quando da implementação da presente invenção, as bases de referência de tempo e referência de freqüência mantidas em cada um dos nós de pontos de acesso (APs) 30a, 30b, 30c têm que ser sincronizadas suficientemente, de modo que diferenças de tempos e freqüências de envio entre os nós de pontos de acesso (APs) 30a, 30b, 30c são pequenas o bastante para permitir a adição construtiva dos pacotes de dados, quando recebidos no nó de estação móvel (STA) 40 para permitir a recepção bem sucedida. A sincronização entre os nós de pontos de acesso 30a, 30b, 30c (AP1, AP2, AP3) é um problema técnico também endereçado pela presente invenção.

Em variantes do IEEE 802.11 antes citado, a saber, nas variantes IEEE 802.11 g/a do mesmo, é permitido comunicar pacotes de dados do tipo PHY e do tipo MAC, "PHY" e "MAC" têm significados como normalmente associados com o padrão. Esses pacotes de dados PHY e MAC incluem bits precedentes conhecidos como "preâmbulo". Na figura 5, é mostrada uma estrutura de treinamento de OFDM, a saber, um preâmbulo, de acordo com o padrão IEEE 802.11 g/a antes mencionado. O preâmbulo é indicado, em geral, por 600 e inclui, da esquerda para a direita, uma primeira porção 610, com a duração, substancialmente, de 8 μseg, uma segunda porção .620 de 8 μseg de duração, uma terceira porção 630 de 4 μseg de duração, uma quinta porção 640 de 4 μseg de duração e uma sexta porção de 4 μseg de duração e assim por diante. Uma primeira parte da primeira porção 610 está relacionada com detecção de sinal, controle de ganho automático (AGC) e seleção de diversidade, enquanto a segunda parte da primeira porção 610 está relacionada com estimativa bruta de desvio de freqüência e sincronização de tempos. A segunda porção 620 está relacionada com estimativa fina de desvio de freqüência e de canal. Além disso, a terceira porção 630 está relacionada com a extensão de taxa. Finalmente, as quarta e quinta porções 640, 650 e porções (não mostradas) subseqüentes às mesmas estão relacionadas com dados reais de transporte.

De acordo com o padrão, o preâmbulo 600 é usado por um receptor para bloqueio em sincronização de tempo e de freqüência de um transmissor de modo que a desmodulação e a recuperação de dados subseqüentes de PHY ou MAC são facilitadas. O padrão IEEE 802.11 g/a também especifica serem 4 sub-portadoras de um total de 52 sub-portadoras. As 4 sub-portadoras são empregadas pelo receptor para rastrear desvio de tempo e de freqüência do transmissor durante um curso de transmissão do preâmbulo antes citado e seus dados subseqüentes associados. Quando implementados, o receptor e o transmissor incluem circuitos de laços bloqueados em fase (PLL), cuja operação é controlada pelo preâmbulo antes citado; tons pilotos modulados nas quatro portadoras auxiliam nesse controle de sincronização.

De modo convencional, quando da implementação do IEEE .802.11 g/a padrão, a sincronização de tempo e freqüência precisa ser mantida apenas por uma duração de pacotes de dados sendo enviados e, subseqüentemente, recebidos. Quando a transmissão do pacote de dados está completa, a sincronização entre os laços bloqueados em fase (PLL) do transmissor e do receptor não precisa ser mantida e os laços bloqueados em fase podem, então, operar mutuamente no modo de funcionamento livre.

A presente invenção, opcionalmente, é implementada pelo prolongamento da sincronização de tempo e freqüência, conforme elucidado no precedente, para proporcionar sincronização entre os nós de pontos de acesso 30a, 30b, 30c (AP1, AP2, AP3). Essa sincronização dos nós de pontos de acesso (APs) 30a, 30b, 30c é possível em virtude de um modo contínuo, proporcionado em laços bloqueados em fase digitais, empregados para conformação ao IEEE 802.11 g/a padrão antes citado. No modo contínuo, os laços bloqueados em fase (PLLs) são operáveis, quando um sinal de referência de entrada falha, para manter um valor da última freqüência de saída válido antes dessa falha; de modo benéfico, múltiplos valores de amostra de última freqüência de saída válida são empregados para obter um valor mais representativo e menos afetado por ruído para a última freqüência.

Como antes elucidado, essa sincronização de laços bloqueados em fase dos nós de pontos de acesso (APs) 30a, 30b, 30c é importante quando da implementação de um protocolo de comunicação, conforme representado na figura 2. Por exemplo, múltiplos nós de pontos de acesso (APs) 30a, 30b,30c, recebendo o pacote de dados 200 do nó de estação móvel (STA) 40,serão todos sincronizados com o nó de estação móvel (STA) 40 pelo preâmbulo 600 do pacotes de dados 200 para uma duração do pacote de dados .200. Contudo, em contradição com sistemas de comunicação de dados conhecidos, a sincronização é mantida na rede 10 além da recepção do pacote de dados 200 para incluir transmissão dos pacotes de dados de reconhecimento subseqüentes 210. Com relação à figura 2, após a transmissão do pacote de dados 200 estar completada, os laços bloqueados em fase (PLLs), incluídos nos nós de pontos de acesso 30a, 30b ((APl, AP2), são mantidos no modo de operação contínuo antes mencionado em um último valor de sincronização de freqüência e de tempo, até a transmissão dos pacotes de dados de reconhecimento 210 subseqüentes ser completada.

A utilização do modo contínuo antes citado é praticável por diversas razões. Uma primeira razão é que os nós de pontos de acesso 30a, .30b ((AP1, AP2) são mutuamente sincronizados com uma fonte, a saber, o nó de estação móvel (STA) 40. Além disso, uma segunda razão é que um intervalo de tempo denotado por 700 na figura 2, entre o término do pacote de dados 200 e o começo do pacotes de dados de reconhecimento 210 é relativamente curto, por exemplo, em uma ordem de 9 μseg de acordo com o padrão IEEE 802.11a antes citado; além disso, o pacotes de dados de reconhecimento (ACK) 210 é relativamente curto, por exemplo, 14 bytes, em comparação com o pacote de dados 200. Uma terceira razão é que o pacote de dados de reconhecimento 210 é enviado, habitualmente, em uma baixa taxa de dados, que é, em conseqüência, forte para erros de freqüência e de fase.

Considerações similares pertencem, também, à transmissão de pacote de dados dos nós de pontos de acesso 30a, 30b, 30c (AP1, AP2, AP3), conforme representado na figura 4. A central de RTS/CTS na figura 4 é usada para transmissão de dados de enlace descendente, de modo que o pacote de dados de retorno limpara -para - enviar (CTS) é capaz de resultar em sincronização de todos os nós de pontos de acesso cooperantes 30a, 30b, 30c (AP1, AP2, AP3) por uma duração de tempo que se estende para transmissão de todos os pacotes de dados 520 subseqüentes.

Na implementação de modalidades da presente invenção, há certas limitações que são relevantes. Por exemplo, quando da sincronização de laços bloqueados em fase (PLLs) dos nós de pontos de acesso 30a, 30b, .30c (AP1, AP2, AP3) para o nó de estação móvel (STA) 40, erros de sincronização de tempo e de freqüência podem surgir, se o nó de estação móvel (STA) 40 estiver se movendo em relação aos nós de pontos de acesso .30a, 30b, 30c (AP1, AP2, AP3), por exemplo, devido ao desvio de freqüência de Doppler, que é percebido mutuamente de modo diferente nos nós de pontos de acesso (APs). Por exemplo, um desvio de freqüência de Doppler na ordem de 83 Hz para uma freqüência portadora de 5 GHz resulta para uma velocidade relativa entre o nó de estação móvel (STA) 40 com relação aos seus nós de pontos de acesso 30a, 30b, 30c (AP1, AP2, AP3), esse desvio de freqüência de Doppler é relativamente insignificante em relação a um espaçamento de freqüência de sub-portadora de 312 KHz e não frustra, na prática, a implementação da presente invenção. Distâncias mutuamente diferentes do nó de estação móvel (STA) 40 dos nós de pontos de acesso 30a, .30b, 30c (AP1, AP2, AP3) também podem dar origem a erros potenciais. Para distâncias em uma ordem de 30 metros, diferenças na propagação de radiação de ligação sem fio estão na ordem de 100 - 200 nseg, que, mais uma vez, não frustrará a implementação da presente invenção. Contudo, a capacidade dos laços bloqueados em fase antes mencionados em seu modo contínuo para manter estabilidade de freqüência e fase suficientes é um fator importante, quando da implementação da presente invenção, por exemplo, em uma situação em que os pacotes de dados são de duração relativamente longa.

Será apreciado que o nó de estação móvel 40 é suscetível de ser implementado como um telefone móvel, como um computador, incluindo transceptor WLAN sem fio como assistente pessoal de dados (PDA), como um robô doméstico, um telefone sem fio, como um telefone móvel, como um telefone celular e assim por diante, para mencionar apenas umas poucas implementações potencialmente práticas para a rede 10. Métodos descritos no precedente, quando elucidando modalidades da presente invenção são suscetíveis a serem implementados em hardware digital e/ou por meio de um de mais produtos de software executáveis em hardware de computação.

Modificações em modalidades da invenção descrita no precedente são possíveis, sem afastamento do escopo da invenção, conforme definido pelas reivindicações anexas.

Expressões tais como "incluindo", "compreendendo", "incorporando", "consistindo de", "ter", "é", usadas para descrever e reivindicar a presente invenção, são destinadas a serem construídas de maneira não exclusiva, a saber, permitindo que itens, componentes ou elementos não explicitamente descritos também estejam presentes. Referência ao singular também deve ser construída para se relacionar com o plural.

Numerais incluídos dentro dos parênteses nas reivindicações anexas são destinados a auxiliar a compreensão das reivindicações e não devem ser construídos, de maneira alguma, como limitando a matéria em questão reivindicada por essas reivindicações.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Método de comunicação de um ou mais pacotes de dados (210; 520) dentro de uma rede de comunicação de dados (10), a referida rede (10) compreendendo uma pluralidade de nós de comunicação (30a, 30b, 30c,40), em que o primeiro conjunto nodal (30a,30b,30c) compreende uma pluralidade dos referidos nós (30a, 30b, 30c, 40b) que são operáveis para se comunicar via um meio de comunicação com um segundo conjunto nodal (40) compreendendo pelo menos um dos referidos nós (30a, 30b, 30c, 40), caracterizado pelo fato de compreender as etapas de: (a) sincronização, mutuamente, juntos, de dois ou mais nós do referido primeiro conjunto nodal; e (b) simultaneamente, de maneira sincronizada, transmissão de um ou mais pacotes de dados dos dois ou mais nós mutuamente sincronizados do primeiro conjunto nodal via o referido meio de comunicação para recepção substancialmente simultaneamente no referido segundo conjunto nodal (40), e em que a referida sincronização mútua dos referidos dois ou mais nós (30a, 30b, 30c) do referido primeiro conjunto nodal inclui as etapas de: c) sincronização dos referidos dois ou mais nós (30a, 30b, 30c) do referido primeiro conjunto nodal para pelo menos um pacote de dados (200; 510) recebido do segundo conjunto nodal (40), para determinar um parâmetro de freqüência de referência e/ ou um parâmetro de temporização; e d) manutenção de operação dos referidos dois ou mais nós (30a, 30b, 30c) do referido primeiro conjunto nodal de acordo com o referido parâmetro de freqüência de referência e/ ou parâmetro de temporização, de modo que transmissão subseqüente na etapa (b) do referido um ou mais pacotes de dados (210, 520) para o referido segundo conjunto nodal é sincronizada mutuamente.

2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato do referido primeiro conjunto nodal compreender uma pluralidade de nós de pontos de acesso (30a, 30b, 30c), que são mutuamente acopláveis em comunicação através de uma estrutura básica (20) para implementação de sincronização entre eles e o segundo conjunto nodal compreender um nó de estação móvel (40) cuja posição espacial em relação ao primeiro conjunto nodal (30a, 30b, 30c) é suscetível à mudança temporariamente e em que o meio de comunicação inclui comunicação sem fio.

3. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato da referida sincronização na etapa (c) ser auxiliada por meio de um preâmbulo (600) incluindo em pacotes de dados comunicados para o primeiro conjunto nodal (30a, 30b, 30c).

4. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato da referida sincronização na etapa (c) ser mantida até a transmissão do referido um ou mais pacotes de dados (210, 520) para o referido segundo conjunto nodal por meio da utilização de um modo contínuo em laços bloqueados em fase do referido primeiro conjunto nodal, implementados de acordo com os padrões IEEE 802. Ile suas variantes.

5. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato da referida pluralidade de nós (30a, 30b, 30c) do primeiro conjunto nodal serem acoplados juntos, mutuamente, por meio de uma estrutura básica de comunicação suportando comunicação de dados entre eles.

6. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato da referida rede de comunicação (10) ser implementada como um rede de área local (WLAN) sem fio

7. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato dos pacotes de dados comunicados na rede incluírem pelo menos um de: limpar-para-enviar (CTS), solicitar-para-enviar (RTS), reconhecimento (ACK), pacotes de dados (DATA) transportando feixes de dados.

8. Rede de comunicação de dados (10) compreendendo uma pluralidade de nós de comunicação (30a, 30b, 30c, 40), em que um primeiro conjunto nodal (30a, 30b, 30c) compreende uma pluralidade dos referidos nós (30a, 30b, 30c, 40b), que são operáveis para se comunicarem via um meio de comunicação com um segundo conjunto nodal (40), compreendendo pelo menos um dos referidos nós (30a, 30b, 30c, 40), caracterizado pelo fato de: (a) dois ou mais nós do referido primeiro conjunto nodal serem operáveis para serem sincronizados juntos, mutuamente; e (b) dois ou mais nós do referido primeiro conjunto nodal serem operáveis, simultaneamente, em uma maneira mutuamente sincronizada, para transmitir um ou mais pacotes de dados dos dois ou mais nós do referido primeiro conjunto nodal mutuamente sincronizados via um meio de comunicação para recepção substancialmente simultânea no referido segundo conjunto nodal (40), e em que a referida sincronização mútua dos referidos dois ou mais nós (30a, 30b, 30c) do referido primeiro conjunto nodal é operável para: (c) sincronização dos referidos dois ou mais nós (30a, 30b, 30c) do referido primeiro conjunto nodal para pelo menos um pacote de dados (200; .510) recebido do referido segundo conjunto nodal (40), para determinar um parâmetro de freqüência de referência e/ou parâmetro de temporização; e (d) manutenção de operação dos referidos dois ou mais nós (30a, 30b, 30c) do referido primeiro conjunto nodal de acordo com o referido parâmetro de freqüência de referência e/ ou referido parâmetro de temporização, de modo que transmissão subseqüente na etapa (b) do referido um ou mais pacotes de dados (210; 520) para o referido segundo conjunto nodal é sincronizada mutuamente.

9. Nó de ponto de acesso (30a, 30b, 30c), caracterizado pelo fato de ser operável para funcionar em conformidade com o método como definido na reivindicação 1.

10. Nó de estação móvel (40), caracterizado pelo fato de ser operável para funcionar em conformidade com o método como definido na reivindicação 1.

11. Produto de software, caracterizado pelo fato de ser executável em hardware de computação, para implementação de um método como definido na reivindicação 1.