ES2861376T3 - Creación y mantenimiento de una red - Google Patents

Abstract

Procedimiento para crear y para mantener una red con dos o varios abonados electrónicos (20, 21, 22, 25, 26, 27), sobre la base de radioenlaces entre los abonados (20, 21, 22, 25, 26, 27), en donde cada abonado (20, 21, 22, 25, 26, 27) está identificado de manera inequívoca mediante una identificación de abonado, caracterizado por que se forman agrupamientos (30, 31, 32, 33, 34) con varios abonados (20, 21, 22, 25, 26, 27) conectados mediante enlaces Bluetooth de Baja Energía, BLE, por que a cada agrupamiento (30, 31, 32, 33, 34) se le asigna una identificación de agrupamiento inequívoca, por que un primer abonado (20, 21, 22, 25, 26, 27) de un primer agrupamiento (30, 31, 32, 33, 34) selecciona un segundo abonado (20, 21, 22, 25, 26, 27), que se halla dentro del alcance de un enlace BLE y que pertenece a un segundo agrupamiento (30, 31, 32, 33, 34) de menor o igual tamaño, y da lugar a separarlo del segundo agrupamiento (30, 31, 32, 33, 34), por el método de que el segundo abonado corte sus enlaces BLE con abonados del segundo agrupamiento, e integrarlo en el primer agrupamiento (30, 31, 32, 33, 34) mediante el establecimiento de un enlace BLE con el primer abonado (20, 21, 22, 25, 26, 27).

Description

DESCRIPCIÓN

Creación y mantenimiento de una red

La invención se refiere a un procedimiento para crear y para mantener una red con dos o varios abonados, sobre la base de radioenlaces entre los abonados de acuerdo con un estándar Bluetooth de Baja Energía (BLE, por sus siglas en inglés) según el preámbulo de la reivindicación 1.

La invención se refiere además a un abonado electrónico de una red BLE con dos o varios abonados electrónicos según el preámbulo de la reivindicación 5.

Por ejemplo, por el documento US 2007/ 280 137 A1 se conocen un procedimiento o un abonado electrónico del tipo mencionado al principio. Por la “Specification of the Bluetooth System, Specification Volume 6”, 30 de junio de 2010, páginas 2165-2300, se conoce el estándar BLE convencional para redes radioeléctricas. En Lee Taeyoung et al.: “Multiconnectivity strategy for agile service delivery with low power discovery”, 2014, 25th Annual International Symposium on Personal, Indoor, and Mobile Radio Communication (PIMRC), IEEE, 2 de septiembre de 2014, páginas 2071-2075, se describe la creación de una red radioeléctrica por medio de un algoritmo de descubrimiento de BLE (ELE-üiscovery Algorithmus) modificado. El documento US 2013/ 003630 A1 describe una red radioeléctrica ad hoc según el estándar BLE convencional. Por el documento US 2002/ 103 893 A1 se conocen también la creación y el mantenimiento de una red radioeléctrica ad hoc, que, sin embargo, no funciona según el estándar BLE.

Con Bluetooth de Baja Energía (Bluetooth LE o BLE) se ha creado un estándar para la transmisión de datos entre aparatos electrónicos sobre una base radioeléctrica, en la que se antepone en particular un bajo consumo de energía. Por lo tanto, es adecuado preferiblemente para aparatos que funcionan con batería o acumulador. La transmisión se realiza en 40 canales a 2,4 GHz en la banda ISM. En este contexto, los canales están repartidos en canales de publicidad y de datos. Para establecer un enlace BLE entre dos abonados electrónicos y para enviar radiodifusiones se utilizan los canales de publicidad, mientras que la transmisión de volúmenes mayores de datos se realiza mediante los canales de datos. Para establecer un enlace se envían constantemente paquetes de publicidad o se buscan constantemente paquetes de publicidad, lo que lleva a un consumo de energía comparativamente alto.

Los aparatos con interfaces BLE pueden interconectarse para formar picorredes, en las que un abonado está conectado como maestro a otro u otros abonados que actúan de esclavo. En este contexto, es desventajoso que el maestro haya de disponer de mayores recursos. Esto concierne al hardware, pero también al suministro de energía, para establecer y mantener los enlaces con los demás abonados de la picorred.

Las balizas son pequeños aparatos electrónicos, alimentados en la mayoría de los casos por batería o acumulador, para transmitir datos, preferiblemente según el estándar Bluetooth LE. Sin embargo, también se conocen balizas con otros suministros de energía, por ejemplo, balizas conectadas a la red de tensión. Las balizas pueden estar concebidas para un gran número de aplicaciones. Se utilizan en sensores, por ejemplo, en detectores de temperatura, para la transmisión de señales de medición, como emisores de señales para funciones de localización (por ejemplo, iBeacon de la firma Apple), como emisores de datos, por ejemplo, de publicidad, para dirigir grandes flujos de visitantes, por ejemplo, en estadios, para la transmisión de información, por ejemplo, en museos y exposiciones, y mucho más. El estándar Bluetooth LE posibilita en este contexto un intercambio de datos bidireccional. Una desventaja es que las balizas, en la mayoría de los casos, disponen sólo de una cantidad muy pequeña de reserva de energía y otros recursos (potencia de emisión, alcance, capacidad de procesamiento, capacidad de almacenamiento, etc.). Por lo tanto, no son adecuadas como coordinadoras de enlaces en una red.

Por lo tanto, el objetivo de la invención es poner a disposición un procedimiento que posibilite crear y mantener una red con abonados electrónicos con pocos recursos de energía sobre la base de enlaces BLE, o poner a disposición un abonado electrónico correspondiente.

El objetivo de la invención relativo al procedimiento se logra mediante las características de la reivindicación 1. El objetivo de la invención relativo al abonado electrónico se logra mediante las características de la reivindicación 5.

Mediante la invención se hace posible crear una red de malla sin un coordinador de enlaces dispuesto centralmente. De este modo, la red puede formarse con abonados que dispongan sólo de muy pequeños recursos. En particular, el procedimiento hace posible crear y hacer funcionar durante largos espacios de tiempo una red con abonados alimentados por batería o acumulador con poca capacidad de acumulador o de batería. Mediante el procedimiento según la invención se disuelven agrupamientos (Cluster) de menor tamaño, mientras que los agrupamientos de mayor tamaño crecen, hasta que todos los abonados están conectados en un agrupamiento y, por lo tanto, en una red.

Las implementaciones corrientes de un estándar Bluetooth de Baja Energía permiten sólo una entrada y varias, por ejemplo, tres, salidas para establecer enlaces BLE (Bluetooth Low Energy Standard 4.1, versión 1.0). La limitación a una entrada es ventajosa porque un abonado que esté conectado mediante la entrada y que, por lo tanto, se haga funcionar como esclavo ha de seguir los parámetros de enlace del maestro conectado a la entrada, lo que al fin y al cabo sólo es posible de manera eficaz para un maestro. El procedimiento hace posible establecer un enlace de red BLE entre dos abonados cuyas entradas ya estén ocupadas. Con este fin, el abonado seleccionado corta en primer lugar sus enlaces con su agrupamiento y se conecta a continuación al abonado que lo ha seleccionado para establecer un enlace de red BLE. Ventajosamente, puede estar previsto que cada agrupamiento esté identificado de manera inequívoca mediante una identificación de agrupamiento (Oluster-iü) y que un nuevo enlace de red BLE se establezca sólo entre dos abonados de agrupamientos diferentes. Así, es posible evitar redes en anillo y resulta una estructura en árbol sencilla para la red obtenida. Como identificación de agrupamiento (Oluster-iü) puede utilizarse preferiblemente la identificación de agrupamiento del abonado que haya establecido el primer enlace de red BLE del agrupamiento presente.

De acuerdo con una variante de realización preferida de la invención, puede estar previsto que, antes de establecer un enlace de red BLE, se envíen datos de identificación (paquete Join-Me) entre abonados de agrupamientos presentes, que los datos de identificación contengan al menos la identificación de abonado (Node-iü) y/o la cantidad de entradas libres y/o la cantidad de salidas libres de un abonado respectivo y/o la identificación de agrupamiento (Oluster-iü) y/o un tamaño de agrupamiento del agrupamiento al que pertenezca el abonado respectivo, que los abonados receptores determinen, a partir de los datos de identificación enviados por distintos abonados, para cada uno de estos abonados, un número de evaluación (Oonnection Score) y que un abonado de un agrupamiento de mayor tamaño seleccione, sobre la base del número de evaluación (Oonnection Score), un abonado de un agrupamiento de menor tamaño para establecer un enlace de red BLE o que, en caso de agrupamientos de igual tamaño, dependiendo de la identificación de agrupamiento (Oluster-iü) respectiva y/o de la identificación de abonado (Node-iü) respectiva, se fije un abonado que, sobre la base del número de evaluación (Oonnection Score), seleccione un segundo abonado para establecer el enlace de red.

Los datos de identificación pueden enviarse mediante paquetes de publicidad previstos para aplicaciones de Bluetooth de Baja Energía. El número de evaluación puede entonces, por ejemplo, mediante una función (Oluster Score Function), determinarse a partir de los datos de identificación. Al abonado del agrupamiento de mayor tamaño le incumbe la selección del compañero de enlace. Por medio del número de evaluación, los abonados pueden seleccionar el compañero de enlace más adecuado y establecer un enlace de red BLE con el mismo. Si los dos agrupamientos tienen el mismo tamaño, puede estar previsto que por medio de la identificación de agrupamiento (Oluster-iü) se decida qué abonados pueden decidir sobre el establecimiento de un enlace de red BLE.

Para crear la red es esencial conocer el tamaño del agrupamiento. Éste se almacena preferiblemente en cada abonado de un agrupamiento. Si se conecta al agrupamiento un nuevo abonado, se puede aumentar en uno el tamaño del agrupamiento y enviar el nuevo tamaño del agrupamiento a los demás abonados del agrupamiento.

De acuerdo con una forma de realización adicional de la invención, puede estar previsto que el número de evaluación (Oonnection Score) adopte un valor que impida un enlace de red BLE cuando el abonado que emite los datos de identificación (paquete Join-Me) pertenezca al mismo agrupamiento que el abonado que recibe y evalúa los datos de identificación y/o cuando el abonado emisor pertenezca a un agrupamiento de mayor tamaño que el del abonado que realiza la recepción y la evaluación. Correspondientemente, puede estar previsto que el número de evaluación (Oonnection Score) adopte un valor que corresponda a una evaluación alta de un posible enlace de red BLE cuando el abonado emisor presente una entrada libre y cuando el abonado emisor no pertenezca al mismo agrupamiento o a un agrupamiento de mayor tamaño. Se hace posible entonces un enlace en el que el abonado que realiza la selección está conectado como maestro y el abonado seleccionado está conectado como esclavo.

También es posible que en la determinación del número de evaluación se tenga en cuenta una intensidad de la señal recibida de un abonado que se haya de evaluar. Esto puede realizarse, por ejemplo, en forma de un Indicador de Intensidad de Señal Recibida (Received Signal Strength index (RSSI)). Se establecen entonces preferiblemente enlaces de red BLE con abonados que presenten una alta intensidad de señal. Además, es posible que en la determinación del número de evaluación se transmita un tiempo de funcionamiento de la batería y/o el tipo de aparato y se utilicen el mismo o los mismos para determinar el número de evaluación. De este modo, puede lograrse que preferiblemente se establezcan enlaces con abonados que tengan grandes recursos de batería y/o pertenezcan a una determinada clase de aparatos.

Antes de crear un enlace de red BLE, los abonados han de reconocerse en primer lugar mutuamente y evaluar un posible establecimiento de enlace. Por lo tanto, puede estar previsto que durante una fase de localización (üiscovery) de la creación de red los abonados emitan continuamente datos de conexión con sus datos de identificación (paquete Join-Me) y reciban datos de conexión con datos de identificación de abonados emisores, que los abonados receptores almacenen los datos de identificación de los abonados emisores recibidos en cada caso en último lugar y que la frecuencia de la emisión de datos de conexión y/o de la búsqueda de datos de conexión que se hayan de recibir se reduzca o se termine cuando los datos de identificación recibidos presenten todos la misma identificación de agrupamiento (Oluster-iü). La emisión de datos o la exploración en busca de datos lleva a un alto consumo de energía. Sin embargo, durante la fase de localización es necesario emitir o explorar frecuentemente para reconocer rápidamente abonados que se hallen dentro del alcance y establecer enlaces. Una vez conectados entre sí todos los abonados alcanzables, presentan todos la misma identificación de agrupamiento (Oluster-iü). Ventajosamente, es posible entonces reducir la frecuencia de la emisión de datos de conexión o la búsqueda de datos de conexión que se hayan de recibir. De este modo puede ahorrarse energía y prolongarse considerablemente el tiempo de funcionamiento de abonados alimentados por batería o acumulador. Con una frecuencia de emisión o recepción reducida pueden hallarse nuevos abonados, en caso dado con un retardo aceptado, e integrarse éstos en la red. Si se suspende por completo la emisión o la búsqueda de datos de conexión, puede reducirse aún más el consumo de energía, pero no pueden reconocerse y admitirse nuevos abonados. De acuerdo con otra forma de realización de la invención, puede estar previsto que, después de haberse cortado un enlace de red BLE, se aumente de nuevo la frecuencia de emisión y recepción para datos de conexión, con el fin de posibilitar un nuevo enlace con el abonado perdido.

De acuerdo con una configuración particularmente preferida de la invención, puede estar previsto que se utilice al menos una baliza como abonado. Las balizas son pequeños aparatos con funcionalidad Bluetooth, en la mayoría de los casos alimentados por batería o acumulador, con múltiples posibilidades de empleo, por ejemplo, como sensores, como emisores de datos para la publicidad selectiva o para la navegación y mucho más. La red de malla formada es adecuada especialmente para este tipo de abonados, que disponen solamente de pequeños recursos de energía y hardware.

Para que sea posible determinar el tamaño correcto del agrupamiento también en caso de cortarse un enlace de red BLE, en una realización adicional de la invención puede estar previsto que, por cada entrada y salida de un abonado, el abonado almacene la cantidad de abonados presentes en una rama de la red que esté conectada a la entrada o salida respectiva (Oonneoted Cluster Size (tamaño de agrupamiento conectado)), que el contador (Cluster Size (tamaño de agrupamiento)) se reduzca en la medida de la cantidad de abonados presentes en la rama (Connected Cluster Size) cuando se corte un enlace de red BLE con la rama y que el nuevo valor del contador (Cluster Size) se envíe a los demás abonados del agrupamiento. Ventajosamente, este nuevo valor puede enviarse como una modificación relativa con respecto al antiguo valor, para evitar eventuales problemas de concurrencia. En este contexto, puede estar previsto además ventajosamente que, en caso de cortarse un enlace de red BLE, se asigne una nueva identificación de agrupamiento (Cluster-ID) al agrupamiento de menor tamaño formado.

Para inicializar los abonados, puede estar previsto adicionalmente que durante una primera fase (Node Initialisation (inicialización de nodo)) de la creación de la red se asigne a un abonado aún no conectado a otro abonado su identificación de abonado (Node-ID), que sobre la base de esta identificación de abonado (Node-ID) se genere una identificación de agrupamiento (Cluster-ID) y/o que se asigne al abonado no conectado un tamaño de agrupamiento (Cluster Size) de uno y/o que para el abonado no conectado se ponga a cero la cantidad de abonados conectados por cada entrada y por cada salida (Connect Cluster Size). Los abonados disponen así, al principio de la creación de la red, de toda la información para conectarse a otros abonados.

Para posibilitar la creación de varias redes solapadas espacialmente en un espacio físico, en una realización adicional de la invención puede estar previsto que durante la primera fase (Node Initialisation) se asigne a cada red una identificación de red (Network-ID) y se almacene ésta en los abonados de la red respectiva ya conectados o que se hayan de conectar.

El abonado electrónico está configurado para crear una red con los demás abonados mediante enlaces de red BLE y reducir la frecuencia de la emisión de datos de conexión y/o de la búsqueda de datos de conexión o suspender la emisión de datos de conexión y/o la búsqueda de datos de conexión cuando los abonados que se hallen dentro del alcance de un enlace BLE bidireccional estén integrados en la red. Mediante la reducción de la frecuencia con la que se emiten o se exploran datos de conexión, es posible reducir considerablemente el consumo de energía del abonado. Así, pueden crearse redes con al menos uno o preferiblemente varios abonados que, incluso con los recursos de energía limitados del abonado, presenten un tiempo de funcionamiento largo.

La creación de una red de malla puede realizarse haciendo que el abonado esté configurado para formar un primer agrupamiento él solo o junto con al menos otro abonado conectado mediante un enlace de red BLE, que el abonado esté configurado para seleccionar un segundo abonado de un segundo agrupamiento de menor tamaño o de igual tamaño y dar lugar a que éste corte sus enlaces de red BLE con abonados del segundo agrupamiento y que el abonado esté diseñado para establecer un enlace de red BLE con el segundo abonado.

El abonado electrónico está configurado preferiblemente como una baliza. Preferiblemente, puede estar previsto que en la baliza estén almacenados una identificación de abonado (Node-ID) inequívoca y/o una identificación de agrupamiento (Cluster-ID) inequívoca y/o una identificación de red (Network-ID) inequívoca y/o un tamaño de agrupamiento (Cluster Size), del agrupamiento al que pertenece la baliza, y/o la cantidad de abonados presentes en una rama de la red que esté conectada a una entrada o salida respectiva de la baliza (Connected Cluster Size). Los datos pueden así utilizarse para crear y mantener la red.

De acuerdo con una variante de configuración particularmente preferida de la invención, puede estar previsto que la baliza esté diseñada para enviar a otros abonados datos de identificación (paquete Join-Me) como datos de conexión o como parte de los datos de conexión y recibir datos de identificación de dichos otros abonados y que los datos de identificación contengan al menos la identificación de abonado (Node-ID) y/o la cantidad de entradas libres y/o la cantidad de salidas libres de la baliza y/o la identificación de agrupamiento (Cluster-ID) y/o el tamaño de agrupamiento (Cluster Size) del agrupamiento al que pertenecen la baliza o el otro abonado. Así pues, los posibles abonados de una red disponen de los datos necesarios para establecer un enlace de red BLE entre dos abonados.

Preferiblemente, la baliza puede estar diseñada para, a partir de los datos de identificación (paquete Join-Me) recibidos, por medio de una función (función Cluster Score) depositada en la baliza para cada uno de los abonados cuyos datos de identificación hayan sido recibidos por la baliza, determinar un número de evaluación (Conneotion Score) y la baliza puede estar diseñada para, por medio del número de evaluación, seleccionar un abonado para establecer un enlace de red BLE. Así, la baliza puede decidir rápida y fácilmente con qué otro abonado, por ejemplo, con qué otra baliza, desea establecer preferiblemente un enlace de red BLE y disponer éste entonces correspondientemente. Teniendo en cuenta la identificación de agrupamiento (Cluster-iü), puede evitarse con seguridad que los abonados de un mismo agrupamiento se conecten entre sí. Por lo tanto, es posible evitar conexiones múltiples en un agrupamiento y en una red. De acuerdo con una posible configuración de la invención, puede estar previsto además que en la selección de un abonado para establecer un enlace de red BLE se tenga en cuenta una intensidad de la señal radioeléctrica del abonado seleccionado recibida. Esto puede realizarse, por ejemplo, teniendo en cuenta un Indicador de Intensidad de Señal Recibida (Reoeived Signal Strength Índex (RSSI)). Se establecen entonces preferiblemente enlaces de red BLE con abonados que presenten una alta intensidad de señal.

La baliza puede utilizarse preferiblemente para llevar a cabo el procedimiento descrito.

A continuación se explica la invención más detalladamente por medio de un ejemplo de realización representado en los dibujos. Se muestran:

Figura 1 un diagrama de operaciones para crear una red,

Figura 2 un agrupamiento de una red,

Figura 3 abonados de una red que se ha de formar aún no integrados en la red,

Figura 4 los abonados mostrados en la Figura 3, integrados parcialmente en la red,

Figura 5 los abonados mostrados en la Figura 4, más integrados en la red,

Figura 6 una red con los abonados de la Figura 5, completamente integrados en la red, y

Figura 7 dos agrupamientos de diferente tamaño durante la creación de una red.

La Figura 1 muestra un diagrama de operaciones para la creación de una red. El diagrama de operaciones prevé de manera sucesiva una fase 10 de inicialización de nodo (Phase Node initialisation), una fase 11 de localización (Phase üisoovery), una fase 12 de configuración de ruta (Phase Route Setup), una fase 13 de mantenimiento de ruta (Phase Route Maintenanoe) y una fase 14 de encaminamiento (Phase Routing). La red se crea con abonados 20, mostrados en las Figuras 2 a 7, sobre la base de enlaces Bluetooth de Baja Energía (enlaces BLE). Los abonados 20 pueden ser componentes electrónicos del mismo género o diferentes. En el ejemplo de realización mostrado, al menos uno de los abonados está realizado como una baliza 23, como se muestra en la Figura 2. Las distintas fases pueden pasarse varias veces y también en órdenes diferentes.

Durante la fase 10 de inicialización de nodo, se asignan a los abonados 20, antes de que éstos se conecten a la red, una identificación de abonado (Node-iü) inequívoca y una identificación de red (Network-iü). Preferiblemente, se asigna a los abonados 20 también una clave para codificar datos. La identificación de red (Network-iü) hace posible hacer funcionar varias redes solapadas en el espacio. Sobre la base de las identificaciones de abonado (Node-iü), los abonados 20 generan identificaciones de agrupamiento (Cluster-iü). Un tamaño de agrupamiento (Cluster Size) se pone para cada abonado (20, 21,22, 25, 26, 27) en el valor inicial uno.

Como se muestra en la Figura 2, un abonado 20 presenta, en la implementación de Bluetooth LE utilizada, tres salidas 20.1,20.2, 20.3 y una entrada 20.4. Un valor, que indica la cantidad de abonados 20 presentes en una rama de la red que esté conectada a una entrada 20.4 o salida 20.1,20.2, 20.3 respectiva del abonado 20 (Conneoted Cluster Size), se pone a cero para todas las entradas 20.4 y salidas 20.1, 20.2, 20.3 de los abonados 20. Los valores iniciales así formados se almacenan en los abonados 20.

Durante la fase 11 de localización, los abonados 20 emiten sucesivamente mensajes de radiodifusión en forma de paquetes de publicidad. Los datos de radiodifusión no están dirigidos a un abonado 20, sino que pueden ser recibidos por todos los abonados 20 dentro del alcance del emisor. Los paquetes de publicidad contienen datos de conexión. Entre las emisiones, los abonados 20 exploran los canales de publicidad, a través de los cuales se emiten los mensajes de radiodifusión, en busca de datos de conexión emitidos por otros abonados 20. Los paquetes de publicidad emitidos transmiten datos de identificación (paquete Join-Me), que describen características del abonado 20 emisor. Estas características permiten a un abonado 20 receptor evaluar el abonado 20 emisor en relación con el establecimiento de un enlace de red BLE.

Los datos de identificación (paquete Join-Me) contienen preferiblemente la identificación de abonado (Node-iü), la cantidad de entradas libres y la cantidad de salidas libres del abonado emisor, así como la identificación de agrupamiento (Cluster-iü) y el tamaño de agrupamiento (ClusterSize) de un agrupamiento 30, mostrado en las Figuras 2 a 7, al que pertenece el abonado 20 respectivo. El paquete de publicidad señaliza un posible enlace cuando una entrada del abonado emisor está libre. Si la entrada está ocupada, el paquete de publicidad señaliza que no es posible un enlace inmediato.

Los paquetes de publicidad con datos de identificación recibidos son almacenados por el abonado 20 respectivo en una memoria intermedia. En este contexto, en caso de recibirse repetidas veces datos de identificación de un abonado 20 emisor, los datos más antiguos se sobrescriben con los más nuevos y preferiblemente se almacena conjuntamente el momento de recepción.

Tras una duración predefinida de la fase 11 de localización, en la fase 12 de configuración de ruta los abonados 20 determinan los respectivamente mejores compañeros de enlace por medio de los datos de identificación (paquetes Join-Me) reunidos. Para cada uno de los abonados 20 de cuyos datos de identificación se disponga, se determina un número de evaluación (Oonneotion Score) por medio de una función (Cluster Score Functiorí). Este número de evaluación expresa con qué abonado 20 ha de establecerse preferiblemente un enlace de red BLE. El número de evaluación recibe un valor bajo, preferiblemente cero, cuando el abonado 20 emisor esté integrado en el mismo agrupamiento 30 o en un agrupamiento de mayor tamaño que el del abonado 20 que realiza la recepción y la evaluación. El abonado 20 que realiza la evaluación no puede entonces iniciar un enlace de red BLE con tal abonado 20. La decisión sobre el establecimiento de un enlace le incumbe por lo tanto al abonado 20 del agrupamiento 30 de mayor tamaño. Si ambos abonados pertenecen a agrupamientos 30 diferentes con el mismo tamaño, se decide, por medio de la identificación de agrupamiento (Cluster-iü) y/o por medio de la identificación de abonado (Node-iü), qué abonado 20 puede decidir sobre el establecimiento de un enlace.

Una vez evaluados todos los datos de identificación, el abonado 20 intenta establecer un enlace de red BLE con el abonado 20 con el mayor número de evaluación (Connection Score). Preferiblemente, un abonado 20 seleccionará con este fin otro abonado 20 que presente una entrada 20.4 libre e intentará conectarse a éste como maestro.

Durante el establecimiento de comunicación, los dos abonados 20 en cuestión siguen intercambiando datos (paquete Cluster Welcome) con sus últimos y por lo tanto actuales datos de identificación. Si en este contexto se comprueba que ambos abonados 20 pertenecen ya al mismo agrupamiento 30, se corta de nuevo el enlace recién establecido. De este modo, es posible evitar que un abonado 20 esté conectado mediante varios enlaces al mismo agrupamiento 30. De lo contrario, se da lugar a que el abonado 20 del agrupamiento 30 de menor tamaño corte todos los enlaces de red BLE con el agrupamiento 30 de menor tamaño. A continuación se establece un enlace de red BLE entre el abonado que realiza la selección y el abonado 20 seleccionado. El nuevo abonado 20 almacena su nueva identificación de agrupamiento (Cluster-iü) y su nuevo tamaño de agrupamiento (Cluster Size). Éste ha sido aumentado en uno en relación con el tamaño de agrupamiento del agrupamiento 30 de mayor tamaño. A continuación, el abonado 20 admitido envía un paquete Cluster-ACK, con el que confirma su entrada en el nuevo agrupamiento 30. Después se envía un mensaje (Cluster-üpdate Message (mensaje de actualización de agrupamiento)) a los demás abonados del agrupamiento 30 con el nuevo tamaño de agrupamiento. La modificación del tamaño de agrupamiento se realiza en este contexto de manera incremental. Esto es ventajoso, porque en un determinado momento no todos los abonados 20 de un agrupamiento 30, por ejemplo, durante otro establecimiento de comunicación que esté realizándose en ese momento, han almacenado el mismo tamaño de agrupamiento.

Si se corta un enlace de red BLE, el tamaño de agrupamiento se reduce en la medida de la cantidad de abonados 20 perdidos. También esto se realiza de manera incremental. Con este fin, es necesario que cada abonado 20 almacene para cada entrada o salida 20.1, 20.2, 20.3, 20.4 cuántos abonados 20 contiene la rama conectada a la misma (Connected Cluster Size). Para evitar identificaciones de agrupamiento (Cluster-iü) iguales, se genera para el agrupamiento 30 de menor tamaño formado una nueva identificación de agrupamiento (Cluster-iü) sobre la base de la identificación de abonado (Node-iü) del abonado 20 cuyo enlace se ha cortado. El agrupamiento 30 de mayor tamaño conserva su identificación de agrupamiento.

Los abonados 20 de un agrupamiento 30 de mayor tamaño pueden decidir qué enlace establecen. De este modo, se disuelven agrupamientos 30 de menor tamaño, hasta que sólo existe ya un agrupamiento 30. Se forma así una red de malla (Mesh NetWork) sin que sea necesario un coordinador de orden superior.

Una vez formada la red, todos los datos de identificación (paquetes Join-Me) presentan las mismas identificaciones de agrupamiento (Cluster-iü). Si es este el caso, los abonados 20 se conmutan durante la fase 13 de mantenimiento de ruta a una fase de localización de velocidad reducida (lower discovery mode). Esto se realiza preferiblemente cuando durante un espacio de tiempo prolongado no aparecen modificaciones en las identificaciones de agrupamiento transmitidas. Durante la fase de localización de velocidad reducida, los abonados exploran la red con una frecuencia menor y emiten menos paquetes de publicidad en comparación con la fase 11 de localización anteriormente descrita. También es imaginable desconectar por completo la localización de abonados 20 adicionales. Sin embargo, esto tiene la desventaja de que ya no se encuentran ni se integran en la red nuevos abonados 20. Si se pierde el enlace con un abonado 20, su compañero de enlace anterior conmuta la red de nuevo a la fase de localización con la frecuencia de emisión y búsqueda correspondientemente alta. Así pues, la red conectará de nuevo abonados 20 cuyo enlace con la misma se haya cortado. En este contexto se eligen posiblemente rutas de conexión alternativas. Por consiguiente, la red es autorregenerativa. Es muy probable que el abonado 20 desconectado sea conectado de nuevo en el borde de la red. De este modo, los abonados 20 cuyo enlace con la red se corte con más frecuencia son desplazados al borde de la red, con lo que se aumenta la estabilidad de la red.

Durante la fase 14 de encaminamiento pueden entonces enviarse datos a través de la red. En este contexto, los datos, como ya es conocido para las redes de malla, pueden reenviarse de abonado 20 a abonado 20 hasta el destinatario.

Como posibles mensajes pueden mencionarse mensajes de radiodifusión dirigidos a todos los abonados 20 o mensajes entre dos abonados 20. También se pueden emitir mensajes a un punto de conexión (colector o pasarela) integrado en la red y emitir los mismos desde este a otra red o recibir mensajes del punto de conexión.

La Figura 2 muestra un agrupamiento 30 de una red con cuatro abonados 20. Cada uno de los abonados 20 presenta tres salidas 20.1, 20.2, 20.3 y una entrada 20.4. Así, los abonados pueden establecer tres enlaces como maestros y un enlace como esclavos. Un abonado está realizado como una baliza 23. Su entrada 20.4 está conectada mediante un enlace de red BLE a una segunda salida 20.2 de un abonado 20 preconectado. En la primera salida 20.1 de la baliza 23 está conectada una rama con dos abonados 20. La segunda y la tercera salidas 20.2, 20.3 de la baliza 23 están libres y no están conectadas a ningún otro abonado 20.

La baliza 23 y los otros abonados 20 asignados al agrupamiento 30 mostrado tienen asignados datos de identificación. En este contexto, todos estos abonados 20 conectados en el agrupamiento 30 presentan la misma identificación de red (por ejemplo, Network-iü: 1), la misma identificación de agrupamiento (por ejemplo, Oluster-iü: 7001) y el mismo tamaño de agrupamiento, en el presente ejemplo de realización Oluster Size: 4. Además, cada abonado 20 tiene asignada una identificación de abonado propia, para la baliza 23, por ejemplo, Node-iü: 7. También está depositada para cada abonado 20, para cada entrada o salida 20.1,20.2, 20.3, 20.4, la cantidad de abonados 20 conectados a la misma (Oonnected Oluster Size). Para la entrada 20.4 de la baliza 23 resulta, en el ejemplo mostrado, un Oonnected Oluster Size de 1. La primera salida 20.1 de la baliza 23 tiene asignado un Oonnected Oluster Size de 2, mientras que la segunda y la tercera salidas 20.2, 20.3 de la baliza 23 tienen asignado respectivamente un Oonnected Oluster Size de 0. Si se corta el enlace de red BLE entre la primera salida 20.1 de la baliza 23 y el abonado 20 subsiguiente, el tamaño de agrupamiento del agrupamiento 30 remanente se reduce de manera incremental de acuerdo con el Oonnected Oluster Size de 2 asignado a la primera salida. El nuevo tamaño de agrupamiento es entonces de 2 (Oluster Size: 2).

La Figura 3 muestra abonados 20 de una red que se ha de formar aún no integrados en la red. Los distintos abonados 20 tienen asignado respectivamente un alcance 24 de su módulo emisor Bluetooth en forma de círculos concéntricos ejemplares. Los alcances 24 son diferentes dependiendo del abonado 20 respectivo y, en caso dado, del estado de carga de su suministro de energía. Cada abonado 30 tiene asignadas una identificación de abonado (Node-iü), una identificación de red (Network-iü) y una identificación de agrupamiento (Oluster-iü).

Los abonados 20 se hallan en la fase 11 de localización. Correspondientemente, los abonados 20 emiten con gran frecuencia datos de identificación (paquete Join-Me). Entre las emisiones de datos, reciben datos de identificación de abonados 20 dentro de cuyo alcance 24 se encuentran.

Preferiblemente, al menos una gran parte de los abonados 20 están realizados como balizas 23.

La Figura 4 muestra los abonados 20 mostrados en la Figura 3, integrados parcialmente en la red. Algunos abonados 20 se han conectado mediante enlaces de red BLE formando agrupamientos 30 con un tamaño de agrupamiento (Oluster Size) mayor de 1. A modo de ejemplo, se han marcado un agrupamiento A 31 y un agrupamiento B 32. El agrupamiento A 31 es, con tres abonados 20 conectados, mayor que el agrupamiento B 32, con sólo dos abonados 20. En un extremo del agrupamiento A 31 está dispuesto un abonado A 21, mientras que en un extremo del agrupamiento B 32 está conectado un abonado B 22. Adicionalmente, está marcado otro abonado C 25 adyacente. Los abonados A 21 y B 22 se hallan respectivamente dentro del alcance 24 del otro abonado A 21, B 22. Por medio de los datos de identificación (paquete Join-Me) intercambiados, ambos abonados A 21, B 22 disponen de la información de que el agrupamiento A 31 es mayor que el agrupamiento B 32. Así pues, el abonado A 21 puede decidir si el abonado B 22 debe separarse del agrupamiento B 32 y establecer un enlace de red BLE con el abonado A 21. Lo análogo es válido para un posible enlace de red BLE entre el abonado A 21 y el abonado C 25. La decisión de si y con cuál de los dos abonados A 22, C 25 debe establecerse un enlace la toma el abonado A 21 sobre la base del número de evaluación (Oonnection Score), que ha determinado por medio de una función depositada (Oluster Score Function) a partir de los datos de identificación que le han sido transmitidos por los abonados B 22, C 25. Dado que el abonado B 22 presenta una entrada 20.4 libre, se determina un número de evaluación comparativamente alto. Éste es superior al número de evaluación del abonado C 25 adyacente, dado que su entrada 20.4 está ocupada. Así pues, el abonado A 21 establecerá preferiblemente un enlace de red BLE con el abonado B 22. En la decisión de con qué abonado 20 se establece un enlace de red BLE puede tenerse en cuenta también la intensidad de señal de una señal de emisión de un abonado 20 emisor recibida. Así, puede estar previsto que preferiblemente se establezcan enlaces con abonados 20 que presenten una señal de emisión potente. La intensidad de una señal de emisión puede tenerse en cuenta, por ejemplo, en forma de un Indicador de Intensidad de Señal Recibida (RSSI).

La Figura 5 muestra los abonados 20 mostrados en la Figura 4, más integrados en la red. El abonado A 21, partiendo de la Figura 4, se ha decidido por establecer un enlace de red BLE con el abonado B 22. Con este fin, se ha cortado en primer lugar el enlace de red BLE del abonado B 22 con el agrupamiento B 32. A continuación, se ha establecido un enlace de red BLE entre una salida 20.1, 20.2, 20.3 (véase la Figura 2) del abonado A 21 y la entrada 20.4 del abonado B 22.

Dado que la entrada 20.4 del abonado B 22 estaba libre antes de establecerse el enlace, como alternativa también es posible que el abonado A 21 no separe el abonado B 22 del agrupamiento B 32 antes de establecer el enlace. En lugar de ello, el abonado A 21 puede establecer directamente un enlace con el abonado B 22, en el que el abonado A 21 esté conectado como maestro y el abonado B 22 esté conectado como esclavo. De esta manera, es posible acoplar todo el agrupamiento B 32 de menor tamaño al agrupamiento A 31 de mayor tamaño.

La Figura 6 muestra una red con los abonados 20 de la Figura 5, completamente integrados en la red. Con este fin, el abonado A 21 ha establecido un enlace de red BLE con el abonado C 25. Antes de establecerse el enlace, la entrada 20.4 del abonado C 25 estaba ocupada. Por lo tanto, en primer lugar se ha separado el abonado C 25 de su agrupamiento 30 original y luego se ha conectado dicho abonado al abonado A 21. El procedimiento permite así que los abonados 20 cuyas entradas 20.4 ya estén ocupadas puedan trasladarse de agrupamientos 30 de menor tamaño a agrupamientos de mayor tamaño.

Según la Figura 6, todos los abonados 20 pertenecen a un agrupamiento 30 y presentan por consiguiente la misma identificación de agrupamiento (Oluster-iü). Entonces, los abonados 20 conmutan a un modo (lower disoovery mode) en el que se emiten con menor frecuencia paquetes de publicidad y se buscan con menor frecuencia paquetes de publicidad. De este modo puede reducirse considerablemente el consumo de energía de los abonados 20.

La red de malla formada no necesita ningún coordinador o maestro central, sino que puede crearse a partir de abonados 20 del mismo género. Así es posible, por ejemplo, crear una red con una pluralidad de abonados 20 con menor capacidad de acumulador o de batería, por ejemplo, con balizas. Éstos se integran de manera autónoma en red. El enlace entre los abonados 20 se realiza sobre un estándar Bluetooth de Baja Energía, preferiblemente de acuerdo con la especificación Bluetooth 4.1. Para lograr la capacidad de red, los abonados 20 se programan con un software de aplicación correspondiente. Éste controla las fases descritas del establecimiento de enlaces y del mantenimiento de la red.

La Figura 7 muestra dos agrupamientos D 33, E 34 de tamaño diferente durante la creación de una red. En este contexto, el agrupamiento D 33 presenta cuatro abonados 20 y el agrupamiento E 34 presenta tres abonados. Un abonado E 27 dispuesto en un extremo del agrupamiento E 34 de menor tamaño se halla dentro del alcance 24 de un abonado D 26 dispuesto en un extremo del agrupamiento D 33 de mayor tamaño. A la inversa, el abonado E 27 del agrupamiento E 34 de menor tamaño no llega con su alcance 24 al abonado D 26 del agrupamiento D 33 de mayor tamaño. En ambos abonados terminales D 26, E 27, la entrada 20.4 está ocupada. En tal caso, existe la posibilidad de que el abonado D 26 del agrupamiento D 33 de mayor tamaño separe el abonado E 27 perteneciente al agrupamiento E 34 de menor tamaño de su agrupamiento E 34, sin que a continuación pueda establecerse un enlace de red BLE entre los dos abonados 20, dado que el alcance del abonado E 27 es demasiado pequeño para ello. Esto lleva entonces a que el abonado E 27 con el alcance 24 pequeño no esté conectado de forma duradera y busque posibilidades de conexión. Así, el estado de una baja frecuencia de búsqueda y emisión tampoco puede alcanzarse para los abonados 20 adyacentes, lo que lleva a un alto consumo de energía.

Para evitar esto, está previsto preferiblemente añadir a los datos de identificación (paquete Join-Me) un campo ACK que contenga la identificación de abonado (Node-iD). El abonado D 26 puede asignar a este campo ACK la identificación de abonado del abonado E 27. El abonado D 26 conoce ésta sólo cuando haya recibido previamente datos de identificación (paquete Join-Me) del abonado E 27 y por lo tanto se halle dentro del alcance 24 del abonado E 27. Por consiguiente, un abonado 20 es separado de un agrupamiento 30 por otro abonado 20 sólo cuando ambos abonados 20 se hallen dentro del alcance 24 del otro abonado 20.

Claims (10)

REIVINDICACIONES

1. Procedimiento para crear y para mantener una red con dos o varios abonados electrónicos (20, 21,22, 25, 26, 27), sobre la base de radioenlaces entre los abonados (20, 21,22, 25, 26, 27), en donde cada abonado (20, 21,22, 25, 26, 27) está identificado de manera inequívoca mediante una identificación de abonado, caracterizado

por que se forman agrupamientos (30, 31, 32, 33, 34) con varios abonados (20, 21, 22, 25, 26, 27) conectados mediante enlaces Bluetooth de Baja Energía, BLE, por que a cada agrupamiento (30, 31,32, 33, 34) se le asigna una identificación de agrupamiento inequívoca, por que un primer abonado (20, 21, 22, 25, 26, 27) de un primer agrupamiento (30, 31, 32, 33, 34) selecciona un segundo abonado (20, 21, 22, 25, 26, 27), que se halla dentro del alcance de un enlace BLE y que pertenece a un segundo agrupamiento (30, 31,32, 33, 34) de menor o igual tamaño, y da lugar a separarlo del segundo agrupamiento (30, 31,32, 33, 34), por el método de que el segundo abonado corte sus enlaces BLE con abonados del segundo agrupamiento, e integrarlo en el primer agrupamiento (30, 31,32, 33, 34) mediante el establecimiento de un enlace BLE con el primer abonado (20, 21,22, 25, 26, 27).

2. Procedimiento según la reivindicación 1,

caracterizado

por que, antes de establecerse un enlace BLE, se envían datos de identificación entre abonados (20, 21, 22, 25, 26, 27) de agrupamientos (30, 31, 32, 33, 34) presentes, por que los datos de identificación contienen al menos la identificación de abonado y/o la cantidad de entradas (20.1, 20.2, 20.3) libres y/o la cantidad de salidas (20.4) libres de un abonado respectivo y/o la identificación de agrupamiento y/o un tamaño de agrupamiento del agrupamiento al que pertenece el abonado (20, 21,22, 25, 26, 27) respectivo, por que los abonados (20, 21,22, 25, 26, 27) receptores determinan, a partir de los datos de identificación enviados por distintos abonados (20, 21, 22, 25, 26, 27), un número de evaluación para cada uno de estos abonados (20, 21,22, 25, 26, 27) y por que un abonado (20, 21,22, 25, 26, 27) de un agrupamiento (30, 31, 32, 33, 34) de mayor tamaño selecciona, sobre la base del número de evaluación, un abonado (20, 21,22, 25, 26, 27) de un agrupamiento (30, 31, 32, 33, 34) de menor tamaño para establecer un enlace BLE o por que, en caso de agrupamientos de igual tamaño, dependiendo de la identificación de agrupamiento respectiva y/o de la identificación de abonado respectiva, se fija un abonado (20, 21,22, 25, 26, 27) que, sobre la base del número de evaluación, seleccione un segundo abonado (20, 21,22, 25, 26, 27) para establecer el enlace BLE.

3. Procedimiento según la reivindicación 2,

caracterizado

por que, durante una fase de localización de la creación de la red, los abonados (20, 21, 22, 25, 26, 27) emiten continuamente datos de conexión con sus datos de identificación y reciben datos de conexión con datos de identificación de abonados (20, 21,22, 25, 26, 27) emisores, por que los abonados (20, 21,22, 25, 26, 27) receptores almacenan los datos de identificación de los abonados (20, 21, 22, 25, 26, 27) emisores recibidos en cada caso en último lugar y

por que la frecuencia de la emisión de datos de conexión y/o de la búsqueda de datos de conexión que se hayan de recibir se reduce o se termina cuando los datos de identificación recibidos presentan todos la misma identificación de agrupamiento.

4. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 3,

caracterizado

por que se utiliza al menos una baliza (23) como abonado (20, 21,22, 25, 26, 27).

5. Abonado electrónico (20, 21, 22, 25, 26, 27) de una red con dos o varios abonados electrónicos (20, 21,22, 25, 26, 27), basada en radioenlaces entre los abonados (20, 21,22, 25, 26, 27), presentando el abonado (20, 21,22, 25, 26, 27) un microprocesador y una interfaz radioeléctrica, que está diseñada para establecer el radioenlace con al menos otro abonado (20, 21,22, 25, 26, 27), estando el abonado (20, 21,22, 25, 26, 27) y el al menos otro abonado (20, 21, 22, 25, 26, 27) identificados respectivamente de manera inequívoca mediante una identificación de abonado,

caracterizado

por que los enlaces radioeléctricos son enlaces Bluetooth de Baja Energía, BLE, por que el abonado (20, 21, 22, 25, 26, 27) forma parte de un primer agrupamiento (30, 31, 32, 33, 34), por que varios otros abonados (20, 21,22, 25, 26, 27) conectados mediante enlaces BLE forman parte de un segundo agrupamiento (30, 31, 32, 33, 34) de menor o igual tamaño, por que cada agrupamiento (30, 31, 32, 33, 34) tiene asignada una identificación de agrupamiento inequívoca, por que el abonado (20, 21,22, 25, 26, 27) del primer agrupamiento (30, 31,32, 33, 34) está configurado para seleccionar del segundo agrupamiento (30, 31, 32, 33, 34) otro abonado (20, 21, 22, 25, 26, 27) que se halle dentro del alcance de un enlace BLE y dar lugar a separarlo del segundo agrupamiento (30, 31, 32, 33, 34), por el método de que el mismo corte sus enlaces BLE con abonados (20, 21,22, 25, 26, 27) del segundo agrupamiento (30, 31,32, 33, 34), y a integrarlo en el primer agrupamiento (30, 31,32, 33, 34) mediante el establecimiento por parte del abonado (20, 21,22, 25, 26, 27) de un enlace BLE con el otro abonado (20, 21,22, 25, 26, 27).

6. Abonado electrónico (20, 21, 22, 25, 26, 27) según la reivindicación 5,

caracterizado

por que el abonado (20, 21,22, 25, 26, 27) está configurado como una baliza (23), en particular una baliza alimentada por batería o acumulador.

7. Abonado electrónico (20, 21, 22, 25, 26, 27) según la reivindicación 6,

caracterizado

por que la baliza (23) está diseñada para, mediante el enlace BLE, emitir datos de conexión y buscar datos de conexión de otros abonados (20, 21, 22, 25, 26, 27) emitidos mediante el enlace BLE, por que la baliza (23) está configurada para crear con los otros abonados (20, 21,22, 25, 26, 27), mediante enlaces BLE, una red y por que la baliza (23) está configurada para reducir la frecuencia de la emisión de datos de conexión y/o de la búsqueda de datos de conexión o suspender la emisión de datos de conexión y/o la búsqueda de datos de conexión cuando los otros abonados (20, 21, 22, 25, 26, 27) que se hallen dentro del alcance (24) de un enlace BLE bidireccional estén integrados en la red.

8. Abonado electrónico (20, 21,22, 25, 26, 27) según la reivindicación 6 o 7,

caracterizado

por que en la baliza (23) están almacenados una identificación de abonado inequívoca y/o una identificación de agrupamiento inequívoca y/o una identificación de red inequívoca y/o un tamaño de agrupamiento del agrupamiento al que pertenece la baliza (23) y/o la cantidad de abonados (20, 21, 22, 25, 26, 27) presentes en una rama de la red que esté conectada a una entrada (20.1,20.2, 20.3) o salida (20.4) respectiva de la baliza (23).

9. Abonado electrónico (20, 21,22, 25, 26, 27) según la reivindicación 8,

caracterizado

por que la baliza (23) está diseñada para, como datos de conexión o como parte de los datos de conexión, enviar datos de identificación a otros abonados (20, 21,22, 25, 26, 27) que se hallen dentro del alcance de un enlace BLE y recibir de éstos datos de identificación y por que los datos de identificación contienen al menos la identificación de abonado y/o la cantidad de entradas (20.1, 20.2, 20.3) libres y/o la cantidad de salidas (20.4) libres de la baliza (23) y/o la identificación de agrupamiento y/o el tamaño de agrupamiento del agrupamiento al que pertenecen la baliza (23) o el otro abonado (20, 21,22, 25, 26, 27).

10. Abonado electrónico (20, 21,22, 25, 26, 27) según la reivindicación 9,

caracterizado

por que la baliza (23) está diseñada para, a partir de los datos de identificación recibidos, por medio de una función depositada en la baliza (23), para cada uno de los abonados (20, 21, 22, 25, 26, 27) cuyos datos de identificación hayan sido recibidos por la baliza (23), determinar un número de evaluación y por que la baliza (23) está diseñada para, por medio del número de evaluación, seleccionar un abonado (20, 21, 22, 25, 26, 27) para la integración en el primer agrupamiento (30, 31,32, 33, 34) y para establecer un enlace BLE.