ES2297180T3 - Metodo para realizar un conmutacion inalambrica. - Google Patents

Metodo para realizar un conmutacion inalambrica. Download PDF

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Abstract

Un sistema de comunicaciones de LAN inalámbrica (WLAN) entre una pluralidad de usuarios dentro de un sistema básico de servicio o celda, que comprende: un punto de acceso de conmutación, SAP (106, 206), para transmitir y recibir comunicaciones punto-amultipunto a y desde los usuarios; y una pluralidad de terminales de usuario, cada uno de los cuales está asignado a un puerto disponible en el punto de acceso de conmutación y que definen una única combinación de una frecuencia portadora y un haz espacial para aislar comunicaciones entre usuarios para evitar colisiones; donde dicha asignación de frecuencias no es permanente, y en su lugar se hace uso de una asignación dinámica o pseudoaleatoria de portador en la cual las señales recibidas de solicitud-de-envío desde los usuarios en un portador compartido es respondida con señales de permiso de envío desde el SAP que indican el portador que puede ser utilizado para transmisión (106, 206)

Description

Método para realizar una conmutación inalámbrica.
Campo de la invención
La presente invención se refiere a un sistema inalámbrico LAN (WLAN) con varios usuarios conectados. De manera más particular, a la conmutación de sistemas WLAN para evitar colisiones.
Antecedentes
Los sistemas WLAN hacen uso de las bandas no licenciadas para comunicación inalámbrica. Las transmisiones de un sistema de comunicaciones LAN inalámbrico (WLAN) pueden ser de un terminal particular a un destino deseado, así como a otro terminal dentro del mismo Sistema Básico de Servicio (BSS) o la misma red principal, pero siempre dentro del mismo portador. Existen dos modos de funcionamiento para sistemas WLAN: ad-hoc e infraestructura. En el modo ad-hoc, los terminales pueden hablar unos con otros de una manera multipunto-a-multipunto. En el modo infraestructura, un punto de acceso (AP) actúa como estación de base para controlar la transmisión entre usuarios, proporcionando de este modo una red inalámbrica punto-a-multipunto. Puesto que todos los usuarios comparten el mismo medio en una WLAN, el modo infraestructura resulta más eficaz para redes semi-cargadas a cargadas.
En un modo infraestructura, el terminal se comunica en primer lugar con el AP al enviar datos a un terminal deseado de destino. El AP, a su vez, comunica o dirige la información al destino deseado. Así, de este modo, un AP de un sistema de comunicaciones WLAN controla las transmisiones dentro de un BSS o celda.
Los protocolos de Control de Acceso al Medio (MAC) se definen para coordinar el uso de canal para usuarios de WLAN que comparten la banda. Estos protocolos MAC se basan en evitar colisiones entre usuarios cuando varios usuarios acceden al canal a la vez. La eficacia de un protocolo se mide por la prevención de colisiones con éxito.
Dos protocolos utilizados por WLAN son CSMA/CA MAC y el protocolo de Ethernet CSMA/CD. Ambos protocolos pueden detectar el portador para otras transmisiones. Una Ethernet puede conectarse de varias maneras, incluyendo concentradores de Ethernet y conmutadores de Ethernet. Un concentrador de Ethernet concentra las conexiones en un punto central, tal como una conexión punto-a-multipunto, sin impacto en el rendimiento. Un conmutador de Ethernet funciona cada vez que hay llegada de un paquete de un terminal. El conmutador lee la dirección de destino, aprende en qué puerto está conectado y efectúa una conexión directa entre los dos puertos físicos. La ventaja de un conmutador de Ethernet es que el MAC no detecta ningún otro usuario del medio, lo que mejora el rendimiento mediante reducción de la probabilidad de colisiones y mediante un aumento del rendimiento en comparación con un concentrador de Ethernet. Un concentrador de Ethernet reenvía un paquete recibido a todos los usuarios, incluso cuando solo hay un receptor seleccionado. El concentrador no mira en la información de dirección. El conmutador de Ethernet solamente envía el paquete directamente al destino seleccionado, resultando un uso más eficaz del ancho de banda disponible.
Un AP de WLAN común no es capaz de utilizar más de una frecuencia de portador al mismo tiempo, lo que resulta en una baja eficacia del protocolo. Los conmutadores de Ethernet han demostrado mejorar la eficacia del protocolo de Ethernet considerablemente.
El documento XP-10376001-A divulga un método para evitar colisiones entre usuarios basado en protocolos de control de acceso al medio que utilizan antenas direccionales.
Por lo tanto, lo que se necesita es un método para mejorar el rendimiento de una red inalámbrica punto-a-multipunto cuando los terminales comparten el mismo medio.
Compendio
Un sistema LAN inalámbrico (WLAN) para comunicaciones entre una pluralidad de usuarios dentro de un sistema básico de servicio o celda que comprende un punto de acceso de conmutación (SAP) para transmitir y recibir comunicaciones punto-a-multipunto a y desde los usuarios. Una pluralidad de puertos están disponibles en el SAP, cada uno de los cuales está asignado a una única frecuencia de portador para aislar las comunicaciones entre los usuarios para prevenir colisiones, con la capacidad de que la asignación de frecuencias sea no permanente y una capacidad de asignación de portador dinámica o pseudoaleatoria. Una realización alternativa del SAP utiliza modelación de haz para proporcionar puertos espaciales para las asignaciones a la pluralidad de usuarios.
Breve descripción de el(los) dibujo(s)
La Fig. 1A muestra un diagrama de sistema de una WLAN con puertos de Ethernet portadores de frecuencias.
La Fig. 1B muestra un diagrama simplificado de un terminal de usuario y un punto de acceso de conmutación que utiliza puertos de Ethernet portadores de frecuencias.
La Fig. 2A muestra un diagrama de sistema de una WLAN con puertos de Ethernet de haz espacial.
La Fig. 2B muestra un diagrama simplificado de un terminal de usuario y de un punto de acceso de conmutación que utiliza puertos de Ethernet de haz espacial.
Descripción de las realizaciones preferidas
La Fig. 1A muestra un sistema que aplica el principio de conmutación de Ethernet a un punto de acceso (AP), permitiendo el funcionamiento multifrecuencia, de modo que el AP se convierte en un Punto 106 de Acceso de Conmutación (SAP). Los portadores f1-f5 de frecuencia se tratan como puertos diferentes en el SAP, desde los cuales los terminales 101-105 de usuario tienen acceso centralizado a los portadores f1-f5 de frecuencia de manera controlada.
Tal como se muestra en la Fig. 1A, cada terminal 101-105 de usuario se asigna a un portador f1-f5 de frecuencia y el SAP 106 es capaz de recibir y transmitir cada portador f1-f5. Con el fin de evitar la asignación permanente de portadores f1-f5 a cada terminal 101-105 de usuario, se pueden utilizar dos métodos. En la realización preferida, es deseable, si bien no esencial, no asignar permanentemente portadores a terminales 101-105 de usuario. Una asignación no permanente evita asignar una frecuencia a un terminal que no está enviando datos. Cuando existen más terminales que frecuencias disponibles, se puede evitar que un terminal que posee datos para enviar lo haga si el terminal al que está permanentemente asignada una frecuencia no la está utilizando.
Se puede aplicar un esquema de asignación dinámica de portador (DCA), en el cual los terminales 101-105 de usuario envían una solicitud-de-envío (RTS) en un portador compartido y después el SAP responde con un permiso-para-enviar (CTS) que indica el portador que puede ser utilizado para la transmisión.
De manera alternativa, se puede utilizar un esquema de saltos de frecuencia en el cual los terminales 101-105 de usuario tienen una secuencia pseudoaleatoria para cambiar de portadores, conocida a priori por los terminales 101-105 de usuario y el SAP 106, para minimizar la probabilidad de que dos terminales de usuario utilicen simultáneamente el mismo portador. Para una WLAN preferida desarrollada según la actual norma 802.11b, se utilizan tres portadores para el salto de frecuencia. Para la norma 802.11a, se utilizan ocho portadores para el salto de frecuencia. El sistema 100 de conmutación inalámbrica puede emplear salto de frecuencia y DCA, tanto separada como combinadamente.
La Fig. 1B es una ilustración de un terminal preferido de usuario y SAP que utilizan múltiples frecuencias. El SAP 106 posee un dispositivo 120 de asignación de frecuencia para asignar frecuencias (puertos de frecuencia) a los terminales 101-105 de usuario. Un receptor 118 de frecuencia múltiple recibe datos enviados por los terminales 101-105 utilizando el puerto de frecuencia asignado. Un transmisor 116 de frecuencia múltiple envía datos desde un terminal a otro terminal utilizando la frecuencia asignada del terminal de destino. El transmisor 116 de frecuencia múltiple también transmite preferiblemente la asignación de frecuencia a los terminales 101-105. Una antena 122 o serie de antenas se utiliza para enviar y recibir datos por medio del SAP 106 a través de la interfaz 124 inalámbrica.
Los terminales 101-105 poseen un receptor 114 de frecuencia múltiple para recibir la asignación de frecuencia y recupera los datos transmitidos a través de la frecuencia asignada al terminal. Un controlador 108 de frecuencias utiliza las frecuencias asignadas recibidas para controlar las frecuencias de transmisión y recepción del terminal 101-105. Un transmisor 110 de frecuencia múltiple transmite los datos a través de la frecuencia asignada.
La Fig. 2A muestra una realización alternativa de conmutación inalámbrica por medio de la asignación de cada terminal 201-205 de usuario a un puerto espacial en lugar de a una frecuencia particular. Tal como se muestra en la Fig. 2A, haces espaciales b1-b5 se crean por medio de modelación de haz y se pueden utilizar como puertos para aislar los terminales 201-206 de usuario unos de otros. El SAP 206 reconoce la dirección de destino de cada terminal 201-205 de usuario, y asocia un haz a cada dirección. El SAP 206 es capaz de recibir más de un haz a la vez.
La Fig. 2B es una ilustración de un terminal de usuario preferido y SAP que utilizan haces espaciales. El SAP 206 posee un controlador 220 de haz para determinar qué haz (puerto espacial) está asociado con un usuario particular. El controlador 220 proporciona a un transmisor 216 de modelación de haz y un receptor 218 de modelación del haz la información de haz de tal manera que se utiliza el puerto espacial apropiado para un terminal dado. Una serie 214 de antenas se utiliza para enviar y recibir datos a través de la interfaz 222 inalámbrica.
Los terminales 201-205 poseen un receptor 210 de modelación del haz para recibir datos transmitidos utilizando una serie 212 de antenas. Un transmisor 208 de modelación de haz se utiliza para transmitir datos hacia el SAP 206 utilizando la serie 212.
Aunque las configuraciones de sistema de las Figs. 1A, 1B, 2A y 2B muestran cinco terminales de usuario, se puede utilizar cualquier número de terminales de usuario. El intento es de demostrar y no limitar o restringir el alcance de las prestaciones del sistema. Los sistemas inalámbricos de conmutación de las Figs. 1A y 2A se pueden utilizar separada o combinadamente. Con el objetivo de ilustrar, los terminales 101-105 de usuario pueden distinguirse por medio de una combinación de frecuencia y haz espacial. Los sistemas inalámbricos de conmutación de las Figs. 1A y 2A se pueden aplicar a sistemas que incluyen, pero no se limitan a, WLAN de secuencia directa (DS) y sistemas WLAN de multiplexión de división ortogonal de frecuencia (OFMD).

Claims (6)

1. Un sistema de comunicaciones de LAN inalámbrica (WLAN) entre una pluralidad de usuarios dentro de un sistema básico de servicio o celda, que comprende:
un punto de acceso de conmutación, SAP (106, 206), para transmitir y recibir comunicaciones punto-a-multipunto a y desde los usuarios; y una pluralidad de terminales de usuario, cada uno de los cuales está asignado a un puerto disponible en el punto de acceso de conmutación y que definen una única combinación de una frecuencia portadora y un haz espacial para aislar comunicaciones entre usuarios para evitar colisiones;
donde dicha asignación de frecuencias no es permanente, y en su lugar se hace uso de una asignación dinámica o pseudoaleatoria de portador en la cual las señales recibidas de solicitud-de-envío desde los usuarios en un portador compartido es respondida con señales de permiso de envío desde el SAP que indican el portador que puede ser utilizado para transmisión (106, 206)
2. El sistema según la reivindicación 1 donde dichas señales de permiso de envío indican una frecuencia asignada a los usuarios.
3. El sistema según la reivindicación 1 donde dichas señales de permiso de envío indican una asignación pseudoaleatoria de portador a los usuarios.
4. El sistema según la reivindicación 1 donde dicha asignación pseudoaleatoria de portador se lleva a cabo por medio de salto de frecuencia de los usuarios a lo largo de una secuencia de portadores cambiantes, siendo dicha frecuencia conocida a priori por los usuarios y el SAP.
5. Un terminal (101-105, 201-205) de usuario de LAN inalámbrica, WLAN, que comprende:
un transmisor de multifrecuencia para transmitir un mensaje de solicitud-de-envío y para transmitir datos a través de una única combinación asignada de haz espacial y transmitir portador,
un receptor de frecuencia múltiple para recibir una señal de permiso de envío a través de una primera frecuencia y para recibir datos a través de una única combinación de haz espacial y portador de recepción; y un controlador de frecuencia, acoplado operativamente al receptor de frecuencia múltiple, para determinar la transmisión asignada y el portador receptor asignado del terminal de usuario que utiliza la señal de permiso-para-enviar recibida.
6. El terminal de usuario de WLAN según la reivindicación 7, donde la señal de permiso-para-enviar que indica una transmitir pseudoaleatoria y recibe asignación de portador.
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