ES2391920T3

ES2391920T3 - Estructura de supertrama de MAC flexible y método de balizamiento

Info

Publication number: ES2391920T3
Application number: ES08855846T
Authority: ES
Inventors: Jianfeng Wang; Dave A.T. Cavalcanti; Kiran S. Challapali
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2007-12-07
Filing date: 2008-12-05
Publication date: 2012-12-03
Anticipated expiration: 2028-12-05
Also published as: JP5479356B2; KR101549415B1; US8467357B2; TWI482456B; KR20100097723A; US20100260085A1; CN101889469B; EP2232938B1; TW200935822A; CN101889469A; WO2009072089A1; JP2011507326A; EP2232938A1

Abstract

Dispositivo para su uso en un sistema inalámbrico flexible que soporta modos tanto centralizados comodistribuidos de protocolos MAC, estando el dispositivo adaptado para funcionar, en cualquier momentodado, como uno de tres tipos: un dis positivo maestro, un dispositivo esclavo y un dispositivo del mismonivel, estando el dispositivo adaptado para coordinar una subred centralizada cuando funciona comodispositivo maestro, estando el dispositivo adaptado para participar en una subred centralizada no como uncoordinador de subred cuando funciona como dispositivo esclavo, y estando el dispositivo adaptado paraparticipar en una subred distribuida cuando funciona como dispositivo del mismo nivel, estando eldispositivo adaptado para comunicarse usando una estructura de supertrama de MAC periódica quecomprende:un periodo de baliza (BP), estando el dispositivo adaptado para transmitir obligatoriamente una baliza enel periodo de baliza si el dispositivo funciona como dispositivo maestro o dispositivo del mismo nivel,estando el dispositivo adaptado para abstenerse de transmitir una baliza si el dispositivo funciona comodispositivo esclavo,un periodo de datos/detección/suspensión (DSSP), estando el dispositivo adaptado para llevar a cabo almenos una de las operaciones siguientes: comunicación selectiva de datos, suspensión, y detección decanal para detectar usuarios principales en sistemas cognitivos, y una ventana de señalización (SW),estando el dispositivo adaptado para usar la ventana de señalización para intercambiar información decontrol/gestión, tal como mensajes de entrada de red y peticiones de reserva de canal,independientemente de si el dispositivo funciona como dispositivo maestro, dispositivo esclavo odispositivo del mismo nivel.

Description

Estructura de supertrama de MAC flexible y metodo de balizamiento Esta invencion se refiere en general a sistemas de radio inalambricos, a dispositivos para su uso en tales sistemas, a un metodo de comunicacion en tales sistemas y, mas particularmente, a una estructura de supertrama de MAC periodica mejorada y a un metodo de balizamiento para redes de radio. Se cree que una breve descripcion del protocolo MAC, la supertrama y el despliegue de balizas sea adecuada como antecedentes en el contexto de la presente invencion. El protocolo MAC en un modo esta disenado para funcionar en la banda de iSM de 2,4 GHz con radi o de salto de frecuencia. Cualquier sistema que usa esta banda en los EE.UU. debe cumplir con las reglas de la FCC. Adicionalmente, si la banda no tiene licencia, el sistema tambien debe poder funcionar en presencia de otros sistemas de radio de banda de iSM, y fuentes de interferencia, por ejemplo hornos microondas. El protocolo MAC tal como se conoce en un modo es un protocolo hibrido que combina mecanismos de acceso tanto de TDMA como de CSMAICA. Los protocolos hibridos MAC pueden ofrecer caracteristicas que garantizan un buen rendimiento en una amplia variedad de condiciones. Tramado: El protocolo MAC en un modo usa una supertrama, que incorpora dos periodos libres de conflicto (CFP) y un periodo de conflicto. El inicio de la supertrama es el punto en el que una estacion comienza a saltar a un canal nuevo y termina inmediatamente antes de que la estacion comience a saltar al siguiente canal. La duracion de la supertrama es fija y es la misma que el periodo de permanencia o salto. El mecanismo de acceso usado durante cada CFP es TDMA, mientras que el mecanismo de acceso usado durante el periodo de conflicto es CSMAICA. Cada uno de los periodos libres de conflicto se divide en varios pares de ranuras de longitud fija, dos por conexion de voz. Puede usarse la primera ranura en cada par para transmitir datos de voz del punto de control a un nodo (enlace descendente) y la segunda se usa para transmitir datos de voz de un nodo al punto de control (enlace ascendente). Los protocolos MAC en el contexto de la presente invencion pueden clasificarse en dos tipos: distribuidos y centralizados. Los protocolos MAC distribuidos, tales como el MAC de WiMedia, tienen varias ventajas respecto a los enfoques centralizados para soportar escenarios de aplicacion de P2P, que incluyen configuracion de enlace directo, robustez y comparticion de canal flexible. Por otro lado, los protocolos MAC centralizados son deseables, por ejemplo, para soportar el escenario con una alta densidad de dispositivos y para soportar una garantia de OoS mejorada. Evidentemente, cada tipo de protocolo tiene sus ve ntajas en a lgunos escenarios de aplicacion particulares, pero pueden no llegar a ser optimos en otros casos. Por tanto, un protocolo MAC flexible, que funciona en diferentes modos y soporta escenarios que requieren caracteristicas distintas, podria soportar una variedad mas amplia de aplicaciones y, por tanto, tendria un mercado mucho mayor. Sin embargo, los protocolos MAC actuales solo pueden soportar o bien un funcionamiento centralizado o bien un funcionamiento distribuido, principalmente debido a las limitaciones de la estructura de supertrama de MAC existente y sus operaciones relacionadas. Los protocolos MAC distribuidos, tales como DCF (funcion coordinada distribuida) de la norma iEEE 802.11 y EDCA (acceso de canal distribuido mejorado) de la n orma 802.11e, tienen caracteristicas destacables para s oportar escenarios de aplicaciones de P2P (igual a igual). Soportan configuracion de enlace directo, evitan el punto de fallo y facilitan comparticion de canal de saltos multiples flexible. Sin embargo, no es se ncillo soportar aplicaciones en tiempo real estrictas de OoS, minimizar el consumo de energia y abordar el problema de terminal oculto bajo el contexto de enfoques distribuidos. El MAC de WiMedia proporciona un protocolo de balizamiento distribuido y un protocolo de reserva distribuido (DRP) para abordar tales problemas. Pero el protocolo de balizamiento requiere que cada dispositivo tenga una ranura de baliza en cada periodo de baliza y envie una baliza en cada supertrama, lo que conduce a problemas de ajuste a escala debido a la sobrecarga de las ranuras de baliza en cada supertrama. En otras palabras, se hace muy dificil soportar aplicaciones de alta densidad de nodos debido a la creciente sobrecarga de las ranuras de baliza con el aumento de la densidad de nodos. Por el contrario, los protocolos MAC centralizados o coordinados por punto, tales como el modo HCCA (acceso de canal controlado de HCF, donde HCF significa funcion de coordinacion hibrida) de la norma iEEE 802.11e, son mejores para soportar OoS, aplicaciones de alta densidad, y ahorro de energia. Los protocolos MAC centralizados proporcionan acceso de canal deterministico controlado por un dispositivo coordinador (punto de acceso o cluster principal), que mejora la eficacia de uso de canal y permite esquemas de ahorro de energia mas eficaces. Sin embargo, la arquitectura centralizada no puede en realidad habilitar la configuracion de enlace de P2P directa, ni evitar un unico punto de fallo y soportar comparticion de canal de saltos multiples flexible. En una red gestionada, se transmite una baliza inmediatamente despues del salto. Esta baliza se usa para mantener sincronizacion de red, controlar el formato de la supertrama y gestionar cuando cada nodo deberia transmitir y recibir datos.

Se usa el CFP (periodo libre de conflicto) al final de la supertrama para la transmision inicial de los datos de voz, mientras que se usa el CFP al comienzo de la supertrama para la retransmision opcional de cualquier dato que no se recibio o se recibio incorrectamente. El periodo de permanencia se fija a 20 ms para proporcionar un rendimiento aceptable con respecto a la latencia. La longitud del periodo de permanencia tambien significa que cada mensaje de datos de voz contiene 20 ms de datos de ADPCM (640 bits), equivalentes a un campo B DECT extendidoy 48 bits de datos de control, equivalentes al campo A DECT. Ademas, cada paquete transmitido incluye las cabeceras MAC y PHY necesarias.

Con una supertrama de 20 ms, el MAC puede proporcionar o bien 4 c onexiones de voz c on un CFP lo suficientemente grande al comienzo de la trama para permitir que todos los datos de voz se retransmitan, o bien un numero mas grande de conexiones (por ejemplo 6), pero en este caso, el CFP al comienzo de la trama es solo lo suficientemente grande para la retransmision de datos a partir de dos conexiones.

Se separan el CFP en el que se produce la transmision inicial y el CFP en el que se produce la retransmision por un salto de frecuencia, proporcionando diversidad de frecuencia lo que es particularmente importante dado el entorno en el que el protocolo funcionara.

Al final del primer CFP en la supertrama hay un espacio reservado para una ranura de servicio. La ranura de servicio la usan nodos de voz para comunicarse con el punto de control.

Cada paquete de datos de voz transmitido por un nodo incluye en la cabecera de paquetes un acuse de recibo superpuesto del ultimo mensaje de datos de voz recibido por el nodo, es decir, en el paquete de enlace ascendente, el nodo de voz acusa recibo del paquete de enlace descendente enviado por el punto de control. Este sistema permite que el punto de control determine antes de un salto que transmisiones de datos de voz se perdieron, para determinar las retransmisiones requeridas, y anunciar estas retransmisiones en la baliza al comienzo de la siguiente supertrama. Cada paquete de datos de voz solo puede retransmitirse una vez.

El tiempo entre los dos CFP, el periodode conflicto, se usa para transmisiones de datos usando un protocolo CSMAICA similar al especificado en la norma 802.11 [802.11].

El MAC usa un es quema de co nflicto ra nurado, ac use de r ecibo y r etransmision d e mens ajes d e dat os y u n esquema de fragmentacion para mejorar el rendimiento.

Si n o h ay n inguna co nexion de v oz activa, ento nces el peri odo CSM AICA ocu pa t oda la sup ertrama, co n l a excepcion del espacio requerido para el salto y la baliza, maximizando el caudal de datos.

Si no existe ningun punto de control presente, entonces los nodos de datos pueden crear una red ad hoc en la que el control de la red se distribuye entre todos los nodos.

El uso de la baliza en gestion: la funcion principal de la baliza es permitir que todos los nodos se sincronicen con el patron de saltos de la red.

Tambien se usa la baliza transmitida por el punto de control para gestionar la red durante los periodos libres de conflicto. La baliza de punto de control (CPB) puede incluir una lista de conexiones de voz activas (y, por tanto, asignaciones de ranuras), asignaciones de ranuras de retransmision para la supertrama actual, informacion de estado de conexion e informacion de radiomensajeria.

La asignacion de ranuras y la informacion de sincronizacion no cambian trama a trama, por tanto si un nodo pierde una baliza, usa la informacion contenida en la baliza valida mas reciente. Todas las peticiones e informacion de conexion y estado de radiomensajeria se repiten hasta que el nodo objetivo acuse recibo de las mismas.

Para optimizar el rendimiento del protocolo, el punto de control realiza una "compactacion de conexion" para eliminar las ranuras no usadas y maximizar el periodo de conflicto y, por tanto, maximizar el caudal de datos.

En una red ad hoc, cada nodo planifica la transmision de una baliza ad hoc durante cada periodo de permanencia. Un nodo usa su direccion para determinar cuando deberia enviar una baliza ad hoc impidiendo la colision de balizas ad hoc de nodos diferentes. Si un no do recibe mensajes de dos nodos diferentes antes de que d eba transmitir su propia baliza, entonces cancela la transmision de la baliza.

La ranura de servicio se usa por nodos de voz para enviar mensajes de gestion a un punto de control, por ejemplo, para solicitar una conexion desde el punto de control. Puesto que solo hayuna ranura de servicio, es posible que dos nodos transmitan al mismo tiempo y que sus transmisiones colisionen. El punto de control en el CPB acusa recibo de manera explicita de cada mensaje de gestion, y si no hay ningun acuse de recibo, un nodo realiza una desconexion aleatoria durante varios periodos de permanencia antes de enviar de nuevo el mensaje. Cuando se cierra una conexion, el nodo transmite una gestion en su ranura de voz.

Esta invencion presenta una estructura de supertrama de MAC nueva y un conjunto de operaciones relacionadas, que son los pilares de un protocolo MAC para sistemas inalambricos flexibles. El protocolo MAC unificado habilitado por esta i nvencion podria s oportar un fu ncionamiento fl exible e n o bi en u n mo do distribuido o b ien u n mo do centralizado, y soportar una transicion ininterrumpida de un modo a otro de manera adaptativa. Ademas, la invencion en un modo podria permitir que una red distribuida y una red centralizada coexistieran en armonia, asi como multiples redes centralizadas.

Puesto que las aplicaciones y la topologia de red cambian con el tiempo, seria sumamente util si un protocolo MAC unificado pudiera soportar un funcionamiento flexible en o bien un modo distribuido o bien un modo coordinado por punto, y soportar la transicion ininterrumpida de un modo a otro de manera adaptativa. Ademas, seria ideal si tal protocolo MAC unificado pudiera permitir que una red distribuida y redes coordinadas por punto coexistieran en armonia, asi como multiples redes coordinadas por punto. Ningun sistema inalambrico existente proporciona todas las caracteristicas anteriores.

Aunque la norma iEEE 802.11 ysu enmienda 802.11e si soportan tanto el funcionamiento distribuido (obligatorio) como los modos de funcionamiento coordinado por punto (opcional), los dos modos requieren funcionamientos y estructura MAC totalmente diferentes. Por tanto, la transicion de uno a otro no puede ser ininterrumpida en las redes de la norma 802.11. En la mayoria de los casos, un dispositivo solo funciona en unmodo, por ejemplo, el modo distribuido obligatorio. La coexistencia tambien es un problema abierto en las redes de la norma 802.11, puesto que no puede garantizarse completamente la OoS en una red coordinada por punto, si coexiste con una red distribuida u otra red centralizada.

El documento EP 1 530 325 A1 describe una tecnica para gestionar un medio de transmision compartida. Una supertrama comprende un primer periodo de tiempo que corresponde a un esquema de acceso libre de conflicto que incluyeuna trama de tiempo (TF) que tiene al menos un intervalo de tiempo de trama (FTi) sincrono, y un segundo periodo de tiempo que corresponde a un esquema de acceso de conflicto. La norma iEEE 802.11T_2007 presenta una descripcion funcional de MAC, que incluye una funcion de coordinacion distribuida (DCF), una funcion de coordinacion por punto (PCF), y una funcion de coordinacion hibrida (HCF).

El documento WO 2007I106042 A1 describe un protocolo de control de acceso al medio inalambrico distribuido que divide el tiempo de acceso al medio en ranuras de igual tamano. Un numero predeterminado de ranuras forman una supertrama. Un dispositivo de balizamiento designa una de estas ranuras como su ranura de acceso al medio de baliza para difundir una trama de baliza a otros dispositivos en un alcance inalambrico. El protocolo incluye un procedimiento de deteccion y resolucion de colision de trama de baliza, y un procedimiento para reservar tiempo de acceso para la comunicacion entre dispositivos.

Basandose en la observacion anterior, la presente invencion en un modo propone una estructura MAC flexible nueva que soporta en armonia a multiples modos de funcionamiento y permite una transicion ininterrumpida entre los modos de funcionamiento.

Las reivindicaciones independientes, que se adjuntan a ladescripcion, definen diversos aspectos de la invencion, que se r efieren a u n dispositivo y a u n meto do. Las reivi ndicaciones dependientes d efinen caracteristicas adicionales, que pueden usarse opcionalmente para implementar la invencion de manera ventajosa.

Un sistema inalambrico fle xible se gun la invencion so porta mod os tanto centra lizados como distribuidos d e protocolos MAC, y usa una estructura de supertrama de MAC nueva que comprende: una supertrama de MAC periodica nueva que incluye un periodo de baliza; un periodo de datosIdeteccionIsuspension para la comunicacion selectiva de datos, suspension y deteccion de canal para detectar usuarios principales en sistemas cognitivos; y una ventana de senalizacion usada para intercambiar mensajes de entrada de red y peticiones de reserva de canal. El sistema inalambrico flexible incluye de manera conveniente funcionamiento de baliza, un dispositivo de baliza del mismo nivel en modo distribuido y un dispositivo de baliza maestro en un modo centralizado que se usan para participar de manera selectiva en el funcionamiento de baliza, asi como un dispositivo de baliza esclavo asociado con el dispositivo maestro. El sistema puede incluir un acceso de canal controlado para el periodo de baliza, en el que el acceso de canal se basa en la reserva. Preferiblemente, la ventana de senalizacion puede estar ubicada al final de la estructura de supertrama de MAC.

Puede obte nerse un ent endimiento mas detall ado de la inve ncion a partir de la sig uiente d escripcion d e realizaciones preferidas, proporcionadas a modo de ejemplo y que deben entenderse en combinacion con el dibujo adjunto en el que:

la figura 1 i lustra una arquitectura de red y un tipo d e dispositivo de referencia en el contexto de la presente invencion; y

la figura 2 ilustra una estructura de MAC de referencia a modo de ejemplo que realiza la invencion.

Se proporciona a continuacion una descripcion detallada de una o mas realizaciones de la invencion en el contexto de las figuras adjuntas que ilustran a mo do de ejemplo los principios de la inve ncion. Aunque la invencion se describe en conexion con tales realizaciones, debe entenderse que la invencion no se limita a ninguna realizacion. Por el contrario, el alcance de la invencion esta limitado solo por las reivindicaciones adjuntas y la invencion engloba numerosas alt ernativas, modificaciones y equivalentes. Con fin es d e ejemplo, se e xponen n umerosos det alles especificos en la si guiente descripcion co n el fi n d e pr oporcionar u n enten dimiento profu ndo d e la pr esente invencion.

La presente invencion puede ponerse en practica segun las reivindicaciones sin algunos o todos estos detalles especificos. Con fines de claridad, no se ha descrito en detalle el material tecnico que se conoce en los campos tecnicos relacionados con la invencion para no complicar de manera innecesaria la presente invencion.

Definicion de subred y de tipo de dispositivo en el contexto de la presente invencion: en esta invencion, una subred se defin e co mo conj unto ( o grup o) de dispositivos q ue estan b ajo la ges tion d e una e ntidad (por ejem plo, administrador de red) y comparten un protocolo MAC comun. Si el acc eso al medio en la subred se controla por un unico dispositivo, una subred se define como una subred centralizada. Por otro lado, si el accesoal medio en la subred se coordina de manera distribuida, una subred se define como una subred distribuida. Tal como se ilustra en la figura 1, segun se aplica en la presente invencion, existen tres tipos de dispositivos basicos. Un dispositivo en una subred distribuida se denomina dispositivo del mismo nivel; el coordinador de subred en una subred centralizada se denomina disp ositivo maestro; y un dis positivo distinto al c oordinador de subr ed e n l a su bred c entralizada s e denomina dispositivo esclavo. En cualquier momento, un dispositivo solo puede funcionar como uno de tres tipos, es decir, un dispositivo puede ser o bien un dispositivo maestro, esclavo o bien del mismo nivel. Asimismo, dos subredes se denominan subredes vecinas si las dos subredes comparten el mismo canal, y al menos un dispositivo activo de la primera subred esta en el alcance de transmision de la segunda subred.

Una estructura de supertrama de MAC flexible (Flex_MAC):

Tal como se ilustra en la figura 2, el protocolo MAC propuesto sigue una estructura de supertrama periodica, que consiste en un periodo de baliza (BP), periodo de datosIdeteccionIs uspension (DSSP) y una ventana de senalizacion ( SW). La ve ntana de se nalizacion y el periodo de ba liza se usa n para difundirIintercambiar informacion de controlIgestion y sus tamanos (en ranuras de tiempo) pueden ajustarse de manera dinamica.

Todos los dispositivos en las subredes conectadas que comparten el mismo canal seguiran la misma estructura de supertrama. L a fusi on de s upertramas es nec esaria si dos subr edes, que sig uen difer entes estructuras d e supertrama y comparten el mismo canal, se vuelven vecinas.

Todos los dispositivos deberian mantenerse activos durante el periodo de baliza y la ventana de senalizacion con el fin de capturar toda la informacion de controlIgestion que puede ser relevante para cada dispositivo. Un dispositivo puede interc ambiar datos, monitoriz ar un o o mas canales (necesarios e n re des cognitivas), o ir al mo do de suspension durante el periodo de datosIdeteccionIsuspension.

Para los fines de esta invencion, un dispositivo se trata como dispositivo de balizamiento si tiene una ranura de baliza en un periodo de baliza BP y transmite balizas de manera regular. A diferencia de WiMedia, no se requiere que todos los dispositivos sean un dispositivo de balizamiento, lo que permite la flexibilidad y el ajuste a escala. Para los fines de esta invencion, que un dispositivo deba convertirse en un dispositivo de balizamiento dependera de las siguientes consideraciones:

Un dispositivo del mismo nivel deberia ser un dispositivo de balizamiento. Un dispositivo maestro debe ser un dispositivo de balizamiento. En otras palabras, un dispositivo maestro debe tener una ranura de baliza dedicada en el periodo de baliza. Podria haber multiples dispositivos maestros en la misma red, de los que cada uno controla un grupo de dispositivos esclavos. En tal caso, cada dispositivo maestro tendra una ranura de baliza en el periodo de baliza.

Un dispositivo esclavo es normalmente un dispositivo deno balizamiento, que no tiene una ranura de baliza en el periodo de baliza. Pero e n d eterminados esc enarios, un dis positivo esc lavo p odria s er un dis positivo de balizamiento, por ejemplo, para permitir la coexistencia y reducir un problema de terminal oculto.

Pueden usarse las consideraciones anteriores para ayudar a establecer una red principal de balizamiento a traves de las subredes conectadas. Con la red p rincipal de balizamiento yel uso dedicado de ranuras de baliza, esos dispositivos e n un p apel d e coord inacion o en un a tr ansmision en ti empo re al e i ntensiva pu eden gar antizar facilmente la informacion de control (incluyendo informacion de reserva de ancho de banda) entregada de manera fiable y oportuna, mejorando asi el soporte de OoS y la fiabilidad del sistema.

Un componente significativo en el MAC propuesto es la sincronizacion. Para sincronizar los dispositivos, todos los dispositivos en las subredes conectadas deben seguir el mismo BPST (tiempo de inicio de periodo de baliza) y el mismo numero de supertrama. El tiempo de inicio de BP y el numero de supertrama se inician por el primer

dispositivo que establece el periodo de baliza, que podria ser un dispositivo maestro o un dispositivo del mismo nivel. La fusion de BPST y la estructura de supertrama es necesaria si se conectan dos subredes desconectadas.

Funcionamiento del periodo de baliza (BP): el metod o de acceso de canal para el periodo de baliza se basa en la

5 reserva, especificamente se basa en TDMA. El periodo de baliza esta dividido en multiples ranuras de baliza iguales, numeradas desde cero y aumentando de uno en uno. El tiempo de inicio de la supertrama es equivalente al tiempo de inicio de la primera ranura de baliza. Cada dispositivo de balizamiento tiene una ranura de baliza, envia una baliza en su propia ranura de baliza y escucha otras ranuras de baliza. Esto es similar a WiMedia.

10 Un d ispositivo de balizamiento n uevo de beria se leccionar pr eferiblemente l a ra nura de ba liza disponible ma s pequena en el BP como su propia ranura de baliza. Por ejemplo, si un dispositivo es el primer dispositivo que inicia el BP, debe elegir la ran ura d e baliza c ero c omo su propio numero de ra nura d e b aliza. U n dispositivo d e balizamiento deberia enviar de manera regular una baliza en su propia ranura de baliza.

15 Un dispositivo de balizamiento deberia usar la baliza para anunciar su propio numero de supertrama, tipo de dispositivo (ilustrado en la tabla 1), iD de subred (que podria ser una cadena de nombre, por ejemplo, configurada por el propietario de subred), la longitud de SW, ademas de lo que se define en la norma WiMedia, por ejemplo, iE de ocupacion de periodo de baliza (BPOiE, que incluye la longitud de BP), iE de disponibilidad de DRP, iE de disponibilidad de PCA, iE de mapa de indicacion de trafico (TiM), iE de identificacion. Mediante la informacion

20 anterior indicada en la baliza, cada dispositivo en la red conoce la estructura de supertrama yel estado de reserva de canal. Un formato a modo de ejemplo de la baliza se ilustra en la tabla 3.

Tabla 1 ilustracion de codificacion de tipo de dispositivo

Valor: Tipo de dispositivo

0 Dispos: itivo maestro

1: Dispositivo del mismo nivel

2 Dispos: itivo esclavo

Tabla 2 ilustracion de formato de iD de subred

Sintaxis T: amano

Subnet iD Format() {

Longitud (=N): 1 byte

Cadena de nombre: N bytes

Tabla 3 ilustracion de formato de carga util de trama de baliza

Sintaxis T: amano Notas

Beacon Frame Payload Format()

identificador de dispositivo: 6 bytes Definido a traves de EUi_48

Numero de supertrama: 2 bytes El dispositivo que establece en primer lugar el periodo de baliza inicializara el numero de supertrama. El numero de supertrama aumenta una vez por supertrama, siguiendo un contador de modulo

Longitud de SW: 1 byte En terminos del numero de MAS

Tipo de dispositivo: 1 byte Definido en la tabla 1

iD de subred: Variable Definido en la tabla 2

Para (i=1, i<=N, i++) {

iEi: variable Elemento de informacion

La longitud de periodo de baliza es ajustable entre la longitud de BP minima (BPmin, por ejemplo, una ranura de baliza) y la longitud de BP maxima (BPmax). Al establecer el periodo de baliza, la longitud de BP es de la longitud minima por defecto. Cuando un dispositivo de balizamiento nuevo solicita unirse al BP, el periodo de baliza puede

35 extenderse. Cuando un dispositivo de balizamiento abandona la red, el periodo de baliza puede reducirse y las ranuras de baliza pueden cambiarse a ranuras numeradas inferiores.

Los pr ocedimientos para e xtender o re ducir el B P, asi como c ambiar las ran uras de baliza no se e xplican adicionalmente en mayor detalle en el presente documento. Pero el requisito general para la extension deBP es

40 garantizar que cada dispositivo de balizamiento conozca la peticion de ajuste de BP y confirmar tal peticion de ajuste. Por ejemplo, cada dispositivo de balizamiento debe confirmarIactualizarIanunciar tal ajuste de BP en su baliza.

Funcionamiento de ventana de señalización (SW)

Una ventana de senalizacion es una ventana de tiempo ajustable que se usa par a intercambiar informacion de control o gestion, por ejemplo, mensajes de entrada de red, peticiones de reserva de canal e indicacion de trafico. Una ventana de senalizacion se coloca preferiblemente al final de una supertrama. Sin embargo, puede situarse en otra ubicacion, por ejemplo, despues de BP, segun la preferencia del sistema.

Cualquier dispositivo puede usar la ventana de senalizacion para enviar informacion de controlIgestion a peticion. A diferencia del periodo de baliza, todos los dispositivos comparten toda la ventana de senalizacion dependiendo de la oportunidad; mejorando asi la eficac ia de can al p ara la se nalizacion. Las ve ntajas de usar u na ve ntana d e senalizacion r eservada en vez de otra MAS disponible de maner a aleat oria en D SSP para intercambiar la informacion de control son ahorro de energia y fiabilidad. Por ejemplo, un dispositivo puede ir al modo de suspension durante DSSP sin perder el mensaje de control. Aunque un dispositivo todavia puede usar cualquier MAS disponible en DSSP par a intercam biar informacio n de contro l, pu ede re querir que tod os los receptores d estinados s e mantengan activos durante el DSSP, lo que reduce la eficiencia energetica. Ademas, las MAS en DSSP pueden no estar disponibles durante el "tiempo de trafico de datos pico", lo que podria provocar un retardo intolerable a los mensajes de control criticos, tales como mensajes de conmutacion de canal para proteger a los usuarios principales en sistemas de radio cognitivos.

La duracion de la ventana de senalizacion es ajustable entre la longitud de SW minima (SWmin) y la longitud de SW maxima (SWmax). Cualquier dispositivo de balizamiento en la red puede pedir extender la ventana de senalizacion actual si la ventana de senalizacion se sobrecarga. Pueden usarse muchos modos para determinar si la ventana de senalizacion esta sobrecar gada, tal com o observar l a p robabilidad de colisi on, razo n de util izacion de ca nal e informes d e medici on d e otros disp ositivos. Si la ve ntana d e sen alizacion se sobr ecarga, u n dispos itivo d e balizamiento puede i ncluir u n el emento d e inform acion en su ba liza para s olicitar t al e xtension de SW . Cad a dispositivo de balizamiento que recibe tal peticion debe extender la SW en consecuencia.

El metodo de acceso de canal para la ventana de senalizacion se basa en conflicto. Podrian usarse aloha ranurado

o acceso al medio de deteccion de portadora (CSMA) basado en desconexion para el conflicto. Para el metodo de aloha ranurado, basado en el hecho de que la longitud de mensaje de senalizacion maxima es mucho menor que la longitud maxima de una ranura de acceso al medio (MAS) normal, la longitud de ranura de senalizacion debe ser menor que la longitud de ranura de MAS normal.

Funcionamiento de DSSP

La politica de uso de las ranuras de acceso al medio (MAS) en DSSP deberia seguir o bien al acceso de reserva o bien al acceso de conflicto priorizado (PCA) o bien al PCA de grupo. El acceso de reserva y el PCA pueden aplicarse tanto a la subred distribuida como a la subred centralizada. El PCA de grupo se aplica solo a la subred centralizada. La politica de uso se publica por los dispositivos debalizamiento y puede actualizarse supertrama a supertrama. Un dispositivo de balizamiento siempre debe publicar su propia vista de politica de uso para cada MAS en DSSP. Por consiguiente, un dispositivo maestro debe anunciar toda la reserva relacionada con el mismo asi como con sus dispositivos esclavos asociados

Preferiblemente solo el propietario de la reserva puede acceder a una ranura de acceso al medio marcada como reserva.

Una ranura de acceso al medio marcada como PCA disponible esta abierta a todos los dispositivos en la red. Ademas de conflicto puro (abierto al publico) y reserva pura (solo abierta al propietario de la reserva), tambien se propone PCA de grupo, que solo esta abierto a una subred especifica, por ejemplo, un dispositivo maestro y sus dispositivos esclavos. En este caso, el dispositivo maestrodeberia realizar una reserva, etiquetar al propietario de manera adecuada y marcar las MAS reservadas como PCA de grupo. Dentro de las ranuras disponibles de PCA de grupo, el dispositivo maestro puede tener una prioridad mayor que los dispositivos esclavos para acceder al medio, por ejemplo, para enviar mensajes de sondeo.

Metodos a modo de ejemplo para implementar la presente invencion: La invencion propuesta puede servir como base para una norma UWB de WiMedia futura, iEEE 802.11, redes inalambricas cognitivas, y sistemas inalambricos de iEEE 802.15, pero la implementacion no se limita a esto.

En la descripcion detallada anterior de las realizaciones de la invencion, se agrupan diversas caracteristicas en una unica realizacion a modo de ejemplo con el fin de simplificar la descripcion. Este metodo de descripcion no debe interpretarse como que refleja una intencion de que las realizaciones reivindicadas de la invencion requieren mas caracteristicas de las q ue se mencionan expresamente en cada reivindicacion. En cambio, tal como reflejan las siguientes reivindicaciones, el objeto inventivo radica enmenos de todas las caracteristicas de una realizacion individual dada a conocer. Por tanto, las siguientes reivindicaciones se incorporan por la presente en la descripcion detallada d e l as rea lizaciones de la i nvencion, sien do cada r eivindicacion in dependiente como una re alizacion

separada. Se entiende que l a descripc ion anteri or preten de ser ilustrati va y no restri ctiva. Existen numerosas alternativas, modificaciones y equivalentes que se incluyen en el a lcance de la i nvencion segun se define en las reivindicaciones adjuntas. En las reivindicaciones adjuntas, las expresiones "que incluye" y "en el que", si estuvieran presentes, se usan como equivalentes en la lengua general de las respectivas expresiones "que comprende" y "en el que," resp ectivamente. Adem as, los termin os "primero", "segundo", y "tercero", etc., se usan mer amente como etiquetas, y no se pretende que impongan requisitos numericos en sus objetos.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Dispositivo para su uso en un sistema inalambrico flexible que soporta modos tanto centralizados como distribuidos de protocolos MAC, estando el dispositivo adaptado para funcionar, en cualquier momento dado, como uno de tres tipos: un dispositivo maestro, un dispositivo esclavo y un dispositivo del mismo nivel, estando el d ispositivo ada ptado par a coor dinar u na su bred c entralizada c uando fu nciona como dispositivo maestro, estando el dispositivo adaptado para participar en una subred centralizada no como un coordinador de subred cuando funciona como dispositivo esclavo, y estando el dispositivo adaptado para participar e n una s ubred di stribuida cu ando func iona como dis positivo del m ismo nivel, esta ndo el dispositivo adaptado p ara c omunicarse usando u na estructura de supe rtrama de MAC p eriodica que comprende:

un periodo de baliza (BP), estando el dispositivo adaptado para transmitir obligatoriamente una baliza en el periodo de baliza si el dispositivo funciona como dispositivo maestro o dispositivo del mismo nivel, estando el dispositivo adaptado para abstenerse de transmitir una baliza si el dispositivo funciona como dispositivo esclavo,

un periodo de datosIdeteccionIsuspension (DSSP), estando el dispositivo adaptado para llevar a cabo al menos una de las operaciones siguientes: comunicacion selectiva de datos, suspension, y deteccion de canal para detectar usuarios principales en sistemas cognitivos, y una ventana de senalizacion (SW), estando el dispositivo adaptado para usar la ventana de senalizacion para intercambiar informacionde controlIgestion, tal como mensa jes d e entr ada de red y p eticiones de re serva de c anal, independientemente de si el disp ositivo funcio na como d ispositivo maestro, d ispositivo escl avo o dispositivo del mismo nivel.
2.

Dispositivo s egun la r eivindicacion 1, en el que el di spositivo esta ada ptado p ara ll evar a ca bo l a comunicacion selectiva de datos en el periodo de datosIdeteccionIsuspension segun una politica de uso que se publica en el periodo de baliza mediante dispositivos de transmision de baliza.
3.

Dispositivo segun la reivindicacion 1, en el que el dispositivo esta adaptado para llevar a cabo un acceso de canal controlado para dicho periodo de baliza (BP), en el que el acceso de canal se basa en la reserva.
4.

Dispositivo segun la reivindicacion 3, en el que el dispositivo esta adaptado para llevar a cabo un acceso de canal que se basa en TDMA.
5.

Dispositivo segun la reivindicacion 1, en el que el dispositivo esta adaptado para transmitir una baliza en una de multiples ranuras de baliza iguales en las qu e esta dividido el periodo de baliza (BP), estando numeradas las ranuras de baliza desde cero y aumentando de uno en uno.
6.

Dispositivo segun la reivindicacion 5, en el que el dispositivo (1, 2, 3) esta adaptado para enviar una baliza en una ranura de baliza particular, que es propiedaddel dispositivo, y para escuchar otras ranuras de baliza.
7.

Dispositivo segun la reivindicacion 5, en el que eldispositivo (1, 2, 3) esta adaptado para usar su baliza para anunciar de manera selectiva su propio numero de supertrama, tipo de dispositivo, iD de subred, longitud de ve ntana de se nalizacion ad emas de a nunciar lo q ue se define en l as normas e xistentes aplicables.
8.

Dispositivo segun la reivindicacion 1, en el que el dispositivo esta adaptado para confirmar, actualizar y anunciar un ajuste de una longitud del periodo de baliza cuando se transmite una baliza, mediante lo cual la longitud es ajustable entre un numero minimo predeterminado de ranuras y un maximo.
9.

Dispositivo segun la reivindicacion 2, en el que el dispositivo esta adaptado para solicitar unirse al periodo de baliza, mediante lo cual se extiende el periodo de baliza, y abandonar el periodo de baliza, mediante lo cual se reduce el periodo de baliza.
10.

Dispositivo segun la reivindicacion 2, en el que el dispositivo esta adaptado para solicitar una extension de la ventana de senalizacion (SW) entre una longitud minima y una longitud maxima si el dispositivo funciona como dispositivo de transmision de baliza.
11.

Dispositivo segun la reivindicacion 10, en el que el dispositivo (1, 2, 3) esta adapt ado para incluir un elemento de informacion en su baliza, representando el elemento de informacion una peticion de extension de la ventana de senalizacion (SW).
12.

Dispositivo segun la reivindicacion 1, en el que el dispositivo esta adaptado para llevar a cabo un metodo de acceso de canal basado en conflicto para la ventana de senalizacion.
13.

Dispositivo segun la reivindicacion 12, en el que el dispositivo esta adaptado para elegir dicho metodo de acceso de canal basado en conflicto de aloha ranurado y acceso al medio de deteccion de portadora, en el que se usa una longitud de ranura de senalizacion mas pequena que una longitud de ranura de acceso al medio (MAS) normal.
14.

Metodo de comunicacion que soporta de manera flexible modos tanto centralizados como distribuidos de protocolos MAC en un sistema inalambrico, comprendiendo dicho metodo:

desplegar una estructura de supertrama de MAC periodica que incluye:

usar un periodo de baliza (BP), en el qu e un dispositivo transmite obligatoriamente una baliza si el dispositivo f unciona com o d ispositivo ma estro, que c oordina u na su bred ce ntralizada, y si el dispositivo funciona como dispositivo del mismo nivel en una subred distribuida, y en el que un dispositivo n ormalmente se abstie ne de tr ansmitir un a baliz a si el di spositivo funci ona com o dispositivo esclavo, que se coordina por un dispositivo maestro en una subred centralizada;

usar un periodo de dat osIdeteccionIsuspension (DSSP) para la comunicacion selectiva de datos, suspension y deteccion de canal para detectar usuarios principales en sistemas cognitivos;

desplegar una ventana de senalizacion (SW) para intercambiar informacion de controlIgestion de red, tal como mensajes de entrada y peticiones de reserva de canal, pudiendo usarse la ventana de senalizacion por cual quier d ispositivo, ind ependientemente de si el dispositivo fun ciona como dispositivo maestro, dispositivo esclavo, o dispositivo del mismo nivel.