BR112014030226B1

BR112014030226B1 - Processo de emissão de um quadro de controle, processo de recebimento de um quadro de controle, dispositivo de emissão de um quadro de controle, dispositivo de recebimento de um quadro de controle, dispositivo de emissão de um quadro de dados, dispositivo de recebimento de um quadro de dados, entidade emissora e entidade receptora

Info

Publication number: BR112014030226B1
Application number: BR112014030226-0A
Authority: BR
Inventors: Laurent Cariou; Philippe Christin
Original assignee: Orange
Priority date: 2012-06-05
Filing date: 2013-06-05
Publication date: 2022-08-23
Also published as: KR20200067950A; PT3742681T; CN104488207B; KR20200067949A; ES2831306T3; BR112014030226A2; KR102236870B1; FR2991531A1; EP2856707B1; US9560638B2; KR102121624B1; US20150139107A1; KR102236867B1; CN104488207A; EP3739948A1; JP2015519029A; WO2013182812A1; EP2856707A1; KR20150016630A; PL3742681T3

Abstract

QUADROS DE CONTROLE DE CURTA DURAÇÃO EM CAMADA FÍSICA. A presente invenção refere-se a um processo de emissão de um quadro de controle por uma entidade emissora (EE1) para uma entidade receptora (ER1), o quadro de controle (RTS1) compreendendo um campo de cabeçalho (SIG') dito de primeira camada, destinado a transportar informações relativas a uma primeira camada, o processo compreendendo uma etapa de modulação segundo uma primeira técnica de modulação e, previamente à etapa de modulação, uma etapa de inserção de informações relativas a uma segunda camada nesse campo de cabeçalho de primeira camada.

Description

1. Domínio da invenção

[0001] O domínio da invenção é aquele dos sistemas de comunicação, utilizando um canal de transmissão radioelétrica, elétrica ou óptica, e mais particularmente aquele da gestão de um canal com o auxílio de quadros de controle, quando ele é dividido entre várias entidades emissoras ou receptoras.

2. Estado da técnica anterior

[0002] Nos sistemas de comunicação rádio, corrente portadora em linha e óptica sem fio, o canal de transmissão é um recurso dividido e perturbado pelas interferências entre os diferentes quadros de dados que transitam no canal. Para tornar confiável as trocas de quadros de dados, quadros ditos "de controle" são trocados entre as entidades emissora e receptora, anterior e posteriormente a uma troca de quadros de dados.

[0003] Os quadros de dados e os quadros de controle são de mesmo formato. A figura 1 ilustra a composição de um quadro, baseando-se no exemplo, conforme a norma IEE 802.11 (WiFi) de um quadro de dados DATA1 e de três quadros de controle RTS0, CTS0 e ACK0. Esses quadros compreendem todas as seguintes partes: - um cabeçalho PLCP (Physical Layer Convergence Protocol, ou protocolo de convergência da camada física), compreendendo os campos STF (Short Training Field, ou campo de símbolos de aprendizagem curtos), LTF (Long Training Field, ou campo de símbolos de aprendizagem longos) e SIG (Signal Field, ou campo de sinalização); - um cabeçalho MAC (Medium Access Control, ou controle de acesso ao suporte) com um campo Frame Control indicando o tipo do quadro (DATA para um quadro de dados ou ACK para um quadro de conhecimento, por exemplo), assim como um ou vários campos que podem ser, entre outros, um campo de endereço MAC fonte, um campo de endereço MAC destino, e/ou um campo Duração (duração de uma troca de quadro); - os dados MAC, ausentes, caso o quadro seja um quadro de controle; e - outros campos, tais como FCS (Frame Check Sequence, ou sequência de verificação de integridade de quadro, final (fila), pad (padding, ou preenchimento).

[0004] O campo STF é invariante e serve para a sincronização temporal. O campo LTF serve de sincronização frequencial, e o campo SIG serve de sinalização de dados com destino ao receptor.

[0005] Os campos e os dados são modulados com uma modulação OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing, ou multiplexagem por divisão em frequências ortogonais). Um quadro se apresenta então como uma sucessão de símbolos OFDM.

[0006] No modelo de comunicação OSI (Open Systems Interconnexion, ou interconexão de sistemas abertos) em 7 camadas, utilizado pelas redes locais, segundo a norma IEEE 802.11, a subcamada PLCP faz parte da camada física, que é a primeira camada e a mais baixa. A subcamada MAC faz parte da camada de ligação dos dados, que é a segunda camada do modelo. Em recebimento de um quadro de dados ou de controle, a subcamada PLCP de uma entidade detecta inicialmente o início do quadro com o auxílio do campo STF. Se a sincronização temporal estiver correta para um quadro WiFi, o quadro será demodulado e o resultado será levado à subcamada MAC. A subcamada MAC verifica a integridade do quadro com o auxílio do campo FCS, e, conforme o resultado, ela verifica, além disso, se o quadro é bem destinado a essa entidade, com o auxílio do cabeçalho MAC. De forma similar, o mecanismo de geração de um quadro de dados ou de um quadro de controle necessita também das interações entre as duas primeiras camadas, física e de ligação de dados.

[0007] Para confiar a troca de um quadro de dados, um quadro de controle de tipo RTS (Request To Send, ou pedido de emissão, em inglês) é inicialmente emitida pela entidade emissora. Ela é destinada a reservar o canal por uma duração determinada. A entidade receptora responde, emitindo um quadro de controle de tipo CTS (Clear To Send, ou livre para a emissão, em inglês). Ela é destinada a confirmar a reserva do canal, por uma duração corrigida. A entidade emissora emite então o quadro de dados, à qual a entidade receptora responde por um quadro de controle de tipo ACK (ACKnowdgement, ou conhecimento, em inglês).

[0008] Existe também um quadro de controle de tipo PSPOLL (Power Save Polling, ou escrutínio em economia de energia, em inglês), emitido por uma entidade receptora, quando ele sai de um período de vigília, a fim de assinalar a uma entidade emissora que ela está pronta para receber um quadro de dados. Se a entidade emissora tiver efetivamente um quadro de dados a lhe emitir, ela fa-lo-á. Caso contrário, ela lhe emitirá um quadro de controle de tipo ACK.

[0009] O prazo SIFS (Short Inter-Frame Sequence, ou espaçamento interquadro curto, em inglês) permite deixar, às entidades referidas pela transmissão, o tempo de passar do modo emissão ao modo recebimento (e inversamente). Esse prazo é incluído no cálculo do valor do campo Duração do cabeçalho MAC, se for o caso.

[00010] Os dados de um quadro de dados são de tamanho variável, indo de aproximadamente 100 octetos para a voz em protocolo internet, ou 127 octetos para dados trocados de máquina a máquina, com vários Kilo-octetos para o vídeo. Segundo a norma IEEE 802.11a, a transmissão de 100 octetos pode tomar 40 μs, enquanto que aquela de um pacote de 1500 octetos pode tomar até 206 μs. O conjunto dos octetos que compõem a parte MAC (cabeçalho e dados) é modulado a um fluxo otimizado, em função das condições do canal de transmissão, por exemplo, a 36 Mbit/s para a técnica 16QAM (16-state Quadrature Amplification Modulation, ou modulação da amplitude em quadratura em 16 estados).

[00011] O campo SIG (24 octetos) é modulado com fluxo inferior àquele da parte MAC, por exemplo, com 6 Mbit/s para a técnica BPSK (Binary Phase Shift Keying, ou modulação binária por deslocamento de fase), o que torna o campo SIG mais robusto que os campos da camada MAC. Com efeito, os sinais modulados têm um alcance diferente, segundo o fluxo utilizado, quanto mais elevado for o fluxo, mais reduzido será o alcance de um sinal e mais elevado será o risco de erro ao recebimento.

[00012] De acordo com a norma IEEE 802.11a, a ocupação do canal de transmissão por um quadro de controle (com seu cabeçalho MAC de 20 octetos) é da ordem de 32 us. Para os tráfegos de dados, cujos quadros de dados relativamente curtos podem ocupar aproximadamente 40 μs de ocupação de canal, os quadros de controle representam, portanto, uma parte importante do tráfego, em relação aos quadros úteis. É o caso notadamente dos tráfegos de voz em IP e tráfegos de dados entre máquinas, nos quais a banda passante ocupada pelos quadros de controle é um problema.

[00013] Além disso, a presença de um cabeçalho MAC modulado a um fluxo superior em relação ao resto do quadro de controle reduz sua robustez, e constitui um fator de complexidade para as operações de modulação e demodulação do quadro de controle. Para entidades emissoras ou receptoras muito consumidoras em energia, como, por exemplo, aquelas que participam das trocas entre máquinas, esse fator de complexidade gera um consumo de energia que é também um problema.

[00014] O pedido de patente US 2009/0092039 A1 divulga um processo de emissão de um quadro de dados, no qual um cabeçalho MAC é inserido no campo SIG, mas no qual subsiste uma parte de quadro que deve ser modulada segundo a técnica de modulação própria à subcamada MAC, além da modulação aplicada ao campo SIG, próprio à subcamada PLCP.

[00015] Existe, portanto, uma necessidade de uma solução que não apresenta esses inconvenientes.

Exposição da invenção

[00016] A invenção vem melhorar a situação com o auxílio de um processo de emissão de um quadro de controle por uma entidade emissora para uma entidade receptora, o quadro de controle compreendendo um campo de cabeçalho dito de primeira camada, destinado a transportar informações relativas a uma primeira camada, o processo compreendendo uma etapa de modulação, e previamente à etapa de modulação, uma etapa de inserção de informações relativas a uma segunda camada nesse campo de cabeçalho de primeira camada.

[00017] Graças à invenção, um cabeçalho de segunda camada não é mais necessário no quadro de controle. Isto libera um cabeçalho de primeira camada destinado a tratar o cabeçalho de segunda camada. Em relação à técnica anterior, esse processo permite, portanto, diminuir o tamanho do comprimento do quadro de controle, e permite, além disso, aplicar apenas uma única técnica de modulação, mais do que duas (uma por camada).

[00018] De acordo com a técnica anterior, por exemplo, em WiFi, as informações relativas à camada MAC (segunda camada), isto é, o tipo de quadro de controle e seus parâmetros, são transportadas no cabeçalho MAC. De acordo com a técnica anterior existe também um campo SIG da camada PLCP (primeira camada), destinado a transportar informações necessárias ao tratamento do cabeçalho MAC. De acordo com a invenção, as informações relativas à camada MAC, isto é, o tipo de quadro de controle e os respectivos parâmetros, são inseridas no campo SIG. Isto, por um lado, libera o cabeçalho MAC, que não é mais inserido no quadro de controle, e, por outro lado, libera o uso original do campo SIG.

[00019] De acordo com a técnica anterior, a ocupação do canal de transmissão por um quadro de controle WiFi (com seu cabeçalho MAC de 20 octetos) é da ordem de 32 μs. Para um quadro de controle WiFi, de acordo com a invenção (sem cabeçalho MAC), essa duração é da ordem de 20 μs.

[00020] Com a invenção, o quadro de controle não compreendendo mais campo ou cabeçalho relativo à camada MAC, nenhuma modulação, conforme uma técnica de modulação relativa a essa camada MAC, é necessária. Só resta a modulação do campo SIG segundo uma técnica de modulação relativa à camada PLCP, mais robusta e menos complexa que a técnica de modulação relativa à camada MAC.

[00021] Compreende-se que, graças à invenção, um quadro de controle é mais curto, e que a entidade emissora só tem necessidade de utilizar um único modo de modulação, aquele relativo à primeira camada, que se acha ser a mais robusta. Isto permite reduzir a banda passante considerada pelos quadros de controle no tráfego de dados, de aumentar-lhe a robustez de transmissão, e reduzir o número e a complexidade das operações de modulação na entidade emissora.

[00022] De acordo com um aspecto da invenção, as informações inseridas relativas à segunda camada compreendem pelo menos uma informação de um grupo que compreende pelo menos: • uma informação relativa ao tipo de quadro de controle (PLCP tipo); • uma informação relativa à duração (DUR) da troca entre as entidades emissora e receptora; • um identificador da entidade emissora (Parcial TA); • um identificador da entidade receptora (Parcial RA).

[00023] Vantajosamente, com as informações inseridas no campo de cabeçalho relativo à primeira camada, é possível obter os diferentes tipos de quadros de controle necessários à troca de quadros de dados entre duas entidades.

[00024] A tabela seguinte lista, à guisa de exemplo, a composição do campo SIG para as principais quadros de controle utilizadas em WiFi:

[00025] Por exemplo, um quadro de controle ACK (quadro dito "de conhecimento" em WiFi) compreende em seu campo SIG, além do tipo "ACK", um identificador da entidade receptora à qual é destinada ao quadro ACK, mas não compreende um identificador da entidade emissora, nem de informação de duração.

[00026] A invenção se refere também a um processo de recebimento de um quadro de controle por uma entidade receptora, a partir de uma entidade emissora, o quadro de controle compreendendo um campo de cabeçalho destinado a transportar informações relativas a uma primeira camada, o processo compreendendo uma etapa de demodulação desse campo de cabeçalho, conforme uma primeira técnica de modulação e, em consequência da etapa de demodulação, uma etapa de extração de informações relativas a uma segunda camada, do campo de cabeçalho demodulado.

[00027] As informações assim extraídas podem ser transmitidas à segunda camada, por exemplo, a camada MAC, a fim de aí serem tratadas como informações relativas a essa camada.

[00028] Em relação à técnica anterior, esse processo permite utilizar apenas um único tipo de demodulação, quando do recebimento de um quadro de controle, mais do que dois. Isto permite reduzir o número e a complexidade das operações de demodulação na entidade receptora.

[00029] De acordo com um aspecto da invenção, as informações extraídas não são transmitidas à segunda camada, se nenhuma correspondência for detectada entre o identificador da entidade receptora e as informações extraídas.

[00030] Vantajosamente, o tratamento de um quadro de controle recebido pela entidade receptora, mas que não lhe é destinado pára no nível da primeira camada, por exemplo, a camada PLCP, sem fazer intervir a segunda camada, por exemplo, a camada MAC. Isto ocasiona um ganho em tempo e em cálculos para a entidade receptora.

[00031] A invenção se refere também a um processo de emissão de um quadro de dados por uma entidade emissora, compreendendo, previamente a uma etapa de emissão do quadro de dados, as seguintes etapas: • emissão de um quadro de controle de pedido de reserva, destinada a reservar um canal de comunicação entre a entidade emissora e a entidade receptora, o quadro de controle de pedido de reserva sendo emitido conforme o processo de emissão de um quadro de controle que acaba de ser descrito; • recebimento de um quadro de controle de confirmação de reserva, destinado a confirmar à entidade emissora a reserva do canal de comunicação pela entidade receptora, o quadro de controle de confirmação de reserva sendo recebido conforme o processo de recebimento de um quadro de controle que acaba de ser descrito.

[00032] Para cada quadro de dados emitido, pelo menos dois quadros de controle são trocadas entre as entidades emissora e receptora. A parte dos quadros de controle em relação àquela dos quadros de dados é importante, particularmente quando os quadros de dados são curtos. Compreende-se, portanto, que, graças à invenção, a parte tomada pelo volume dos quadros de controle no tráfego gerado pela emissão de quadros de dados é diminuída, depois o tamanho dos quadros de controle é diminuído em relação à técnica anterior.

[00033] A invenção se refere também a um processo de recebimento de um quadro de dados por uma entidade receptora a partir de uma entidade emissora, compreendendo, em sequência a uma etapa de recebimento do quadro de dados, uma etapa de emissão de um quadro de controle de conhecimento, destinada a dar a conhecer à entidade emissora o recebimento do quadro de dados, o quadro de controle de conhecimento sendo emitido conforme o processo de emissão de um quadro de controle que acaba de ser descrito.

[00034] Para cada quadro de dados recebido, pelo menos um quadro de controle é emitido. A parte dos quadros de controle em relação àquela dos quadros de dados é importante, particularmente quando os quadros de dados são curtos. Compreende-se, portanto, que, graças à invenção, a parte ocupada pelo volume dos quadros de controle no tráfego gerado pelo recebimento de quadros de dados é diminuído, já que o tamanho dos quadros de controle é diminuído em relação à técnica anterior.

[00035] De acordo com um aspecto da invenção, a etapa de recebimento de um quadro de dados é precedida de uma etapa de emissão de um quadro de controle de indicação de saída de controle, destinado a informar a entidade emissora que a entidade receptora é saída de um modo controle e pronta para receber um quadro de dados, o quadro de controle de indicação de saída de controle sendo emitida conforme o processo de emissão de um quadro de controle que acaba de ser descrito.

[00036] Por exemplo, em WiFi, esse aspecto permite considerar um quadro de controle de tipo "PSPOLL".

[00037] A invenção se refere também a um dispositivo de emissão de um quadro de controle por uma entidade emissora para uma entidade receptora, o quadro de controle que compreende um campo de cabeçalho destinado a transportar informações relativas a uma primeira camada, esse campo de cabeçalho sendo modulado conforme uma primeira técnica de modulação, o dispositivo compreendendo uma unidade de inserção de informações relativas a uma segunda camada, no campo de cabeçalho relativo à primeira camada.

[00038] A invenção se refere também a um dispositivo de recebimento de um quadro de controle por uma entidade receptora a partir de uma entidade emissora, o quadro de controle compreendendo o campo de cabeçalho destinado a transportar informações relativas a uma primeira camada, esse campo de cabeçalho sendo demodulado, conforme uma primeira técnica de modulação, o dispositivo compreendendo uma unidade de extração de informações relativas a uma segunda camada, do campo de cabeçalho relativo à primeira camada.

[00039] A invenção se refere também a um dispositivo de emissão de um quadro de dados por uma entidade emissora para uma entidade receptora, compreendendo: • um dispositivo de emissão de um quadro de controle, tal como descrito anteriormente, apto a gerar um quadro de controle de demanda de reserva, destinada a reservar para o quadro de dados um canal de comunicação entre a entidade emissora e a entidade receptora; • um dispositivo de recebimento de um quadro de controle, tal como descrito anteriormente, apto a tratar um quadro de controle de confirmação de reserva, destinada a confirmar à entidade emissora a reserva do canal de comunicação pela entidade receptora.

[00040] A invenção se refere também a um dispositivo de recebimento de um quadro de dados por uma entidade receptora, a partir de uma entidade emissora, compreendendo: • um dispositivo de emissão de um quadro de controle, tal como descrito anteriormente, apto a gerar um quadro de controle de conhecimento, destinado a cumprir na entidade emissora o recebimento do quadro de dados pela entidade receptora.

[00041] A invenção se refere também a um sinal de controle que apresenta um quadro de controle emitido por uma entidade emissora, e destinado a uma entidade receptora, o quadro de controle compreendendo um campo relativo a uma primeira camada modulado, conforme uma técnica de modulação relativa à primeira camada, o campo compreendendo informações relativas a uma segunda camada.

[00042] Em relação à técnica anterior, esse sinal, de acordo com a invenção, ocupa menos banda passante, pois as informações relativas à segunda camada não são inseridas em um campo relativo à segunda camada, mas em um campo pré-existente relativo à primeira camada, cuja reutilização para esse fim é permitida em razão da ausência de campo relativo à segunda camada.

[00043] De acordo com um aspecto da invenção, as informações relativas à segunda camada compreendidas no sinal compreendem pelo menos uma informação de um grupo que compreende pelo menos: • uma informação relativa ao tipo de quadro de controle; • uma informação relativa à duração da troca entre as entidades emissora e receptora; • um identificador de entidade emissora; • um identificador da entidade receptora.

[00044] Assim, o sinal pode portar qualquer dos quadros de controle necessários ao transporte de um quadro de dados entre uma entidade emissora e uma entidade receptora, dos quais, entre outros, os quadros de reserva de canal, de confirmação de reserva de canal, de conhecimento ou de indicação de saída de controle.

[00045] A invenção se refere também a uma entidade emissora conectada a uma rede de comunicação, compreendendo pelo menos um dispositivo de emissão de um quadro de dados, tal como descrito anteriormente.

[00046] Essa entidade emissora é, por exemplo, o ponto de acesso ou uma estação de uma rede WiFi. O ponto de acesso é, por exemplo, um gate way de acesso internet doméstico ou profissional, e a estação é, por exemplo, um computador, um tablete, um telefone ou um decodificador de sinal de televisão.

[00047] A invenção se refere também a uma entidade receptora conectada a uma rede de comunicação, compreendendo pelo menos um dispositivo de recebimento de um quadro de dados, tal como descrito anteriormente.

[00048] Essa entidade receptora é, por exemplo, o ponto de acesso ou uma estação de uma rede WiFi. O ponto de acesso é, por exemplo, uma porta de entrada de acesso de internet doméstico ou profissional, e a estação é, por exemplo, um computador, um tablete, um telefone ou um decodificador de sinal de televisão.

[00049] A invenção se refere também a uma entidade emissora e receptora, compreendendo, ao mesmo tempo, um dispositivo de emissão de um quadro de dados, tal como descrito anteriormente, e um dispositivo de recebimento de um quadro de dados, tal como descrito anteriormente.

[00050] A invenção se refere também a um sistema de comunicação, caracterizado pelo fato de compreender pelo menos uma entidade emissora, tal como descrita anteriormente e pelo menos uma entidade receptora, tal como descrita anteriormente.

[00051] Esse sistema compreende, por exemplo, o ponto de acesso e a ou as estações de uma rede WiFi.

[00052] A invenção se refere também a um programa de computador, compreendendo instruções para a utilização das etapas do processo de emissão de um quadro de controle, tal como descrito anteriormente, quando esse processo é executado por um processador.

[00053] A invenção se refere também a um suporte de registro do programa que acaba de ser descrito, legível por computador, podendo utilizar qualquer linguagem de programação e estar sob a forma de código fonte, código objeto, ou código intermediário entre código fonte e código objeto, tal como em uma forma parcialmente compilada ou em qualquer outra forma desejável.

[00054] A invenção se refere também a um programa de computador, compreendendo instruções para a utilização das etapas o processo de recebimento de um quadro de controle, tal como descrito anteriormente, quando esse processo é executado por um processador.

[00055] A invenção se refere também a um suporte de registro do programa que acaba de ser descrito, legível por computador, podendo utilizar qualquer linguagem de programação e estar sob a forma de código fonte, código objeto ou de código intermediário entre código fonte e código objeto, tal como em uma forma parcialmente compilada ou não importa que outra forma desejável.

[00056] A invenção se refere também a um programa de computador, compreendendo instruções para a utilização das etapas do processo de emissão de um quadro de dados, tal como descrito anteriormente, quando esse processo é executado por um processador.

[00057] A invenção se refere também a um suporte de registro do programa que acaba de ser descrito, legível por computador, podendo utilizar qualquer linguagem de programação, e estar sob a forma de código fonte, código objeto, ou código intermediário entre código fonte e código objeto, tal como em uma forma parcialmente compilada ou em qualquer outra forma desejável.

[00058] A invenção se refere também a um programa de computador, compreendendo instruções para a utilização das etapas do processo de recebimento de um quadro de dados, tal como descrito anteriormente, quando esse processo é executado por um processador.

[00059] A invenção se refere, enfim, a um suporte de registro do programa que acaba de ser descrito, legível por computador, podendo utilizar qualquer linguagem de programação, e estar sob a forma de código fonte, código objeto, ou código intermediário entre código fonte e código objeto, tal como uma forma parcialmente compilada, ou em qualquer outra forma desejável.

4. Apresentação das figuras

[00060] Outras vantagens e características da invenção aparecerão mais claramente com a leitura da descrição seguinte de um modo de realização particular da invenção, dado a título de simples exemplo ilustrativo e não limitativo, e dos desenhos anexados, dentre os quais: - a figura 1 apresenta a estrutura de um quadro de dados e a estrutura de diferentes quadros de controle, segundo a técnica anterior; - a figura 2 apresenta a estrutura de um quadro de dados e a estrutura de diferentes quadros de controle, conforme um modo de realização da invenção; - as figuras 3A a 3D apresentam em detalhes a estrutura de diferentes quadros de controle, conforme um modo de realização da invenção; - a figura 4 apresenta as etapas do processo de emissão de um quadro de controle, segundo um modo de realização da invenção; - a figura 5 apresenta as etapas do processo de recebimento de um quadro de controle, conforme um modo de realização da invenção; - a figura 6 apresenta etapas do processo de recebimento de um quadro de controle, conforme um outro modo de realização da invenção; - a figura 7 apresenta um exemplo de estrutura de uma entidade emissora EE1, de acordo com a invenção; - a figura 8 apresenta um exemplo de estrutura de uma entidade receptora ER1, conforme a invenção.

5. Descrição detalhada de pelo menos um modo de realização da invenção

[00061] Na sequência da descrição, considera-se o caso de modos de realização da invenção por entidades que se comunicam entre elas por WiFi, isto é, por um canal de transmissão, segundo a norma IEEE 802.11. A invenção não se limita a esse caso e se aplica a outros tipos de canais de transmissão, tais como a corrente portadora em linha (norma IEEE 1901), ou a óptica sem fio (norma IEEE 802.15.7).

[00062] A estrutura de um quadro de dados DATA1 e a estrutura dos quadros de controle RTS0, CTS0 e ACK0, segundo a técnica anterior, foram apresentados mais acima com referência à figura 1.

[00063] A figura 2 apresenta a estrutura de um quadro de dados e a estrutura de diferentes quadros de controle, conforme um modo de realização da invenção.

[00064] O encadeamento, ilustrado como exemplo, entre quadros de controle e quadro de dados continua inalterado em relação à técnica anterior e foi descrito com referência à figura 1.

[00065] Os quadros de controle RTS1, CTS1 e ACK1, respectivamente de pedido de reserva de canal, de confirmação de reserva de canal, e de conhecimento, contrariamente à técnica anterior, não compreendendo nem cabeçalho MAC, bem os campos seguintes FCS, final e preenchimento. Os quadros de controle, de acordo com a invenção, compreendem os campos STF e LTF que permanecem inalterados em relação à técnica anterior, e um campo SIG modificado. Tal como ilustrado nas figuras 3A a 3D, a invenção propõe um uso não previsto do campo SIG, inserindo aí informações relativas à segunda camada (MAC), habitualmente inseridas no cabeçalho MAC.

[00066] Previamente à emissão do quadro de controle, o campo SIG modificado é modulado, segundo uma técnica de modulação baixo fluxo específico à primeira camada, por exemplo, BPSK.

[00067] Assim, mantendo a funcionalidade dos quadros de controle, não somente eles são mais curtos, mas não é mais necessário lhe aplicar modulação autofluxo específico ao cabeçalho MAC, por exemplo, 16QAM.

[00068] As figuras 3A a 3D apresentam em detalhes a estrutura de diferentes quadros de controle, conforme um modo de realização da invenção.

[00069] É lembrado que os campos STF e LTF continuam inalterados em relação à técnica anterior.

[00070] O campo SIG modificado pode compreender até 4 campos: • PCLP tipo: indica o tipo de quadro de controle; esse campo está sempre presente; • DUR: indica uma duração de troca de quadro(s): essa duração pode ser expressa em microssegundos, ou em número de símbolos OFDM, cada símbolo OFDM tendo uma duração de 4 microssegundos; • Parcial RA: identificador simplificado da entidade receptora, podendo ser um endereço MAC destino simplificado, tal como o Parcial AID, segundo a norma 801.11; • Parcial TA: identificador simplificado da entidade emissora, podendo ser um endereço MAC fonte simplificada, tal como o Parcial AID, conforme a norma 802.11.

[00071] A figura 3A ilustra a composição de um quadro de controle de tipo RTS, isto é, um quadro emitido por uma entidade que deseja emitir um quadro de dados para uma entidade receptora, destinada a solicitar a reserva de um canal de comunicação para uma certa duração entre as entidades. O campo SIG’ de um quadro de controle de tipo RTS compreende, além de um campo tipo PLCP (de valor RTS), um campo DUR, um campo Parcial RA e um campo Parcial TA.

[00072] A figura 3B ilustra a composição de um quadro de controle de tipo CTS, isto é, um quadro emitido por uma entidade tendo previamente recebido um quadro de controle de tipo RTS, destinada a confirmar a reserva de um canal de comunicação para uma certa duração, a duração sendo corrigida por essa entidade para considerar a duração decorrida, a partir do recebimento do quadro de controle RTS. O campo SIG" de um quadro de controle de tipo CTS compreende, além de um campo tipo PLCP (de valor CTS), um campo DUR, e um campo Parcial RA.

[00073] A figura 3C ilustra a composição de um quadro de controle de tipo ACK, isto é, um quadro emitido por uma entidade que recebeu previamente um quadro de dados, destinado a confirmar à entidade emissora do quadro de dados o recebimento correto do quadro de dados. O campo SIG’’’ de um quadro de controle de tipo ACK compreende, além de um campo tipo PLCP (de valor ACK), um campo Parcial RA.

[00074] A figura 3D ilustra a composição de um quadro de controle de tipo PSPOLL, isto é, um quadro emitido por uma entidade que saindo de um molde controla e desejando indicar, a uma outra entidade apta a emitir um quadro de dados, que está em um modo que lhe permite receber um quadro de dados. O campo SIG"" de um quadro de controle de tipo PSPOLL compreende, além de um campo tipo PLCP (de valor PSPOLL), um campo Parcial RA e um campo Parcial TA.

[00075] A figura 4 apresenta as etapas do processo de emissão de um quadro de controle, conforme um modo de realização da invenção.

[00076] O processo é apresentado, baseando-se no exemplo do quadro RTS1 com referência à figura 2.

[00077] Quando de uma etapa E1, a entidade EE1 gera no nível de sua camada MAC os parâmetros que caracterizam o quadro RTS1, seja: • o tipo do quadro de controle objeto do processo: RTS; • a duração da troca completa entre as entidades EE1 e ER2, considerando-se o fluxo do canal de transmissão, do comprimento dos quadros RTS1, CTS1, do quadro de dados, e intervalos SIFS e modulações utilizadas; essa duração pode ser expressa em microssegundos ou em número de símbolos OFDM; • o identificador simplificado da entidade receptora (ER1): Parcial RA; • o identificador simplificado da entidade emissora (EE1): parcial TA.

[00078] Quando de uma etapa E2, esses parâmetros, gerados pela camada MAC, são transferidos para a camada PLCP da entidade EE1.

[00079] Quando de uma etapa E3, a camada PLCP da entidade EE1 insere os parâmetros da camada MAC no campo SIG’ de um quadro de controle que comporta, além de campo SIG’, um campo STF e um campo LTF.

[00080] Quando de uma etapa E4, a camada PLCP da entidade EE1 aplica uma modulação de tipo BPSK no campo SIG’. O quadro RTS1 está então pronto para ser emitido.

[00081] Quando de uma etapa E5, a camada PLCP da entidade EE1 emite o quadro RTS1.

[00082] A figura 5 apresenta as etapas do processo de recebimento de um quadro de controle, conforme um modo de realização da invenção.

[00083] O processo é apresentado, baseando-se no exemplo do quadro RTS1 com referência à figura 2.

[00084] Quando de uma etapa R1, a camada PLCP da entidade ER1 recebe o quadro RTS1 e a detecta que ela é composta de um campo STF, de um campo LTF e de um campo SIG’.

[00085] Quando de uma etapa R2, a camada PLCP da entidade ER1 demodula o campo SIG’ do quadro RTS1.

[00086] Quando de uma etapa R3, a camada PLCP da entidade ER1 extraído do campo SIG’ os seguintes parâmetros de camada MAC: • o tipo do quadro de controle objeto do processo: RTS; • a duração da troca completa reservada peal entidade EE1; • o identificador simplificado da entidade receptora (ER1): Parcial RA; • o identificador simplificado da entidade emissora (EE1): Parcial TA.

[00087] Quando de uma etapa R4, esses parâmetros são transferidos da camada PLCP para a camada MAC da entidade EE1

[00088] Quando de uma etapa R5, os parâmetros são tratados no nível da camada MAC. O tratamento inclui a decisão de responder por uma trama CTS1. Essa decisão é seguida por etapas similares às etapas E! a E5 anteriormente descritas, levando à emissão do quadro CTS1 por ER1 para EE1.

[00089] A figura 6 apresenta etapas do processo de recebimento de um quadro de controle, conforme um outro modo de realização da invenção.

[00090] Nessa variante vantajosa, quando de uma etapa R3b que segue à etapa R3, a camada PLCP verifica que o identificador simplificado da entidade receptora, Parcial RA, extraído do campo SIG’, corresponde bem àquele da entidade ER1.

[00091] Se não houver correspondência, a etapa seguintes permanece a etapa R4.

[00092] Se não houver correspondência, o quadro de controle recebido é ignorado, pois ela não é destinada à entidade ER1, e as etapas R4 e R5 não são executadas. Isto permite determinar o mais rápido que o quadro não é destinado a ER1, sem ter de transmitir os parâmetros extraídos na camada MAC para que ela esteja em condições de chegar à mesma conclusão. Assim, um ganho em tempo e em cálculos é realizado.

[00093] A invenção é utilizada por meio de componentes de programas e/ou materiais. Nessa óptica, os termos "módulo" e "unidade" pode corresponder nesse documento tanto a um componente de programa, quanto a um componente material ou a um conjunto de componentes materiais e/ou programas, apto a utilizar uma função ou um conjunto de funções, segundo o que é descrito para o módulo referido.

[00094] Com relação à figura 7, apresenta-se a seguir um exemplo de estrutura de uma entidade emissora EE1, de acordo com a invenção.

[00095] Nesse exemplo, a entidade emissora EE1 compreende pelo menos: - um dispositivo 300 de emissão de um quadro de dados; - um módulo de emissão 370, apto a emitir um quadro de controle (RTS1) ou um quadro de dados (DATA1); - um modulador 360, apto a modular campos de um quadro, antes de sua emissão; - um demodulador 350, apto a demodular campos de um quadro após seu recebimento; - um módulo de recebimento 340, apto a receber um quadro de controle (CTS1, ACK1).

[00096] O dispositivo 300 de emissão de um quadro de dados compreende pelo menos: - um dispositivo 100 de emissão de um quadro de controle, apto a utilizar as etapas do processo de emissão de um quadro de controle, tal como descrito anteriormente; - um dispositivo 200 de recebimento de um quadro de controle, apto a utilizar as etapas do processo de recebimento de um quadro de controle, tal como descrito anteriormente.

[00097] O dispositivo 100 de emissão de um quadro de controle compreende uma unidade de tratamento 130 equipado de um microprocessador apto a utilizar os meios constitutivos da invenção, tais como descritos anteriormente. Em particular, o dispositivo 100 compreende uma unidade 180 de inserção de informações relativas a uma segunda camada em um campo de protocolo relativo a uma primeira camada. A unidade de inserção 180 é comandada pelo microprocessador da unidade de tratamento 130.

[00098] O dispositivo 100 compreende, além disso, uma memória 120 na qual é armazenado um programa de computador 110, utilizando as etapas do processo de emissão de um quadro de controle. Na inicialização, as instruções de código de programa de computador 110 são, por exemplo, carregadas em uma memória RAM, antes de serem executadas pelo processador da unidade de tratamento 130.

[00099] O dispositivo 100 de emissão de um quadro de controle está apto a cooperar pelo menos com o módulo de emissão 370 e o modulador 360.

[000100] Por exemplo, sobre comando da unidade de tratamento 130, a unidade de inserção 180 insere os parâmetros PLCP tipo, DUR, Parcial RA e Parcial TA em um campo SIG de um quadro de controle RTS. A unidade de tratamento 130 comanda em seguida ao modulador 360 modular o campo SIG, depois o módulo de emissão 370 emitir o quadro RTS.

[000101] O dispositivo 200 de recebimento de um quadro de controle compreende uma unidade de tratamento 230 equipada com microprocessador apto a utilizar constitutivos da invenção, tais como descritos anteriormente. Em particular, o dispositivo 200 compreende uma unidade 280 de extração de informações relativas a uma segunda camada em um campo de cabeçalho relativo a uma primeira camada. A unidade de extração 280 é comandada pelo microprocessador da unidade de tratamento 230.

[000102] O dispositivo 200 compreende, além disso, uma memória 220, na qual é armazenado um programa de computador 210 utilizando as etapas do processo de recebimento de um quadro de controle. Na inicialização, as instruções de código do programa de computador 210 são, por exemplo, carregadas em uma memória RAM, antes de serem executadas pelo processador da unidade de tratamento 230.

[000103] O dispositivo 200 de recebimento de um quadro de controle está apto a cooperar pelo menos com o módulo de recebimento 340 e o demodulador 350.

[000104] Por exemplo, quando um quadro CTS é recebido pelo módulo 340, a unidade de tratamento 230 comanda no módulo 340 passar ao demodulador o campo SIG do quadro, a fim de que ele seja demodulado. Depois com o comando da unidade de tratamento 230, a unidade de extração 280 extraí os parâmetros PLCP tipo, DUR, e Parcial RA do campo SIG demodulado.

[000105] Em relação com a figura 6, se apresenta então um exemplo de estrutura de uma entidade receptora ER1, de acordo com a invenção.

[000106] Nesse exemplo, a entidade receptora ER1 compreendendo pelo menos: - um dispositivo 400 de recebimento de um quadro de dados; - um módulo de recebimento 440, apto a receber um quadro de dados (DATA1) ou um quadro de controle (RTS1); - um demodulador 450, apto a demodular campos de um quadro após seu recebimento; - um modulador 460, apto a modular campos de um quadro, antes de sua emissão; - um módulo de emissão 470, apto a emitir um quadro de controle (CTS1, ACK1).

[000107] O dispositivo 400 de emissão de um quadro de dados compreende pelo menos: - um dispositivo 100 de emissão de um quadro de controle, já descrito em relação com a figura 7; - um dispositivo 200 de recebimento de um quadro de controle, já descrito em relação com a figura 7.

[000108] De acordo com um modo de realização preferido da invenção, uma entidade pode ser, ao mesmo tempo, entidade emissora (EE1) e entidade receptora (ER1). Nesse caso, é possível utilizar apenas um único módulo de emissão 370 ou 470, um único modulador 360 ou 460, um único demodulador 350 ou 450, e/ou um único módulo de recebimento 340 ou 440.

[000109] Os exemplos de realização da invenção, que acabam de ser apresentados, são apenas alguns dos modos de realização consideráveis. Eles mostram que a invenção permite reduzir a banda passante considerada pelos quadros de controle no tráfego de dados, aumentar-lhe a robustez de transmissão, e reduzir o número e a complexidade das operações de modulação na entidade emissora, assim como o número e a complexidade das operações de demodulação na entidade receptora.

Claims

1. Processo de emissão de um quadro de controle por uma entidade emissora (EE1) para uma entidade receptora (ER1), de acordo com o protocolo WIFI incluindo uma camada PLCP e uma camada MAC, o quadro de controle (RTS1) compreendendo um campo de cabeçalho de camada PLCP (SIG’) , destinado a transportar informações relativas à camada PLCP, caracterizado pelo fato de o processo compreender uma etapa (E3) de inserção de um parâmetro de camada MAC (Parcial RA) nesse campo de cabeçalho de camada PLCP, o parâmetro sendo destinado a identificar a entidade receptora e uma etapa de modulação (E4), usando uma técnica de modulação relativa à camada PLCP.

2. Processo de emissão de um quadro de controle, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de informações inseridas relativas na camada MAC compreenderem pelo menos uma informação de um grupo que compreende pelo menos: • uma informação relativa ao tipo de quadro de controle (PLCP tipo); • uma informação relativa à duração (DUR) da troca entre as entidades emissora e receptora; • um identificador da entidade emissora (Parcial TA); • um identificador da entidade receptora (Parcial RA).

3. Processo de recebimento de um quadro de controle por uma entidade receptora (ER1), a partir de uma entidade emissora (EE1), de acordo com o protocolo WIFI incluindo uma camada PLCP e uma camada MAC, o quadro de controle (RTS1) compreendendo um campo de cabeçalho (SIG') destinado a transportar informações relativas a uma camada PLCP, caracterizado pelo fato de o processo compreender uma etapa de demodulação (R2), usando uma técnica de modulação relativa à camada PLCP, e uma etapa de extração (R3) para extrair um parâmetro de camada MAC (Parcial RA) destinado a identificar a entidade receptora, do campo de cabeçalho demodulado.

4. Processo de emissão de um quadro de dados por uma entidade emissora (EE1) para uma entidade receptora (ER1), de acordo com o protocolo WIFI incluindo uma camada PLCP e uma camada MAC, caracterizado pelo fato de compreender, previamente a uma etapa de emissão do quadro de dados (DATA1), as seguintes etapas: • emissão de um quadro de controle de pedido de reserva (RTS1), destinada a reservar um canal de comunicação entre a entidade emissora e a entidade receptora, o quadro de controle de pedido de reserva sendo emitido conforme o processo de emissão de um quadro de controle, de acordo com a reivindicação 1, • recebimento de um quadro de controle de confirmação de reserva (CTS1), destinado a confirmar à entidade emissora a reserva do canal de comunicação pela entidade receptora, o quadro de controle de confirmação de reserva sendo recebido conforme o processo de recebimento de um quadro de controle, como definido na reivindicação 3.

5. Processo de recebimento de um quadro de dados por uma entidade receptora (ER1), a partir de uma entidade emissora (EE1), de acordo com o protocolo WIFI incluindo uma camada PLCP e uma camada MAC, caracterizado pelo fato de compreender, em sequência a uma etapa de recebimento do quadro de dados (DATA1), uma etapa de emissão de um quadro de controle de conhecimento (ACK1), destinado a conhecer na entidade emissora o recebimento do quadro de dados, o quadro de controle de conhecimento sendo emitido conforme o processo de emissão de um quadro de controle, como definido na reivindicação 1.

6. Processo de recebimento de um quadro de dados, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de a etapa de recebimento de um quadro de dados ser precedida de uma etapa de emissão de um quadro de controle de indicação de saída de controle, destinado a informar a entidade emissora que a entidade receptora é saída de um modo de controle e pronta para receber um quadro de dados, o quadro de controle de indicação de saída de controle sendo emitido conforme o processo de emissão de um quadro de controle, como definido na reivindicação 1.

7. Dispositivo (100) de emissão de um quadro de controle por uma entidade emissora (EE1) para uma entidade receptora (ER1), de acordo com o protocolo WIFI incluindo uma camada PLCP e uma camada MAC, o quadro de controle (RTS1, CTS1, ACK1), compreendendo um campo de cabeçalho PLCP (SIG’, SIG", SIG’’’) destinado a transportar informações relativas à camada PLCP, caracterizado pelo fato de o dispositivo compreender uma unidade (180) de inserção de um parâmetro de camada MAC (Parcial RA), no campo de cabeçalho PLCP, o parâmetro sendo destinado a identificar a entidade receptora, e um modulador (360) apto a modular esse campo de cabeçalho, segundo uma técnica de modulação relativa à camada PLCP.

8. Dispositivo (200) de recebimento de um quadro de controle por uma entidade receptora (ER1), a partir de uma entidade emissora (EE1) de acordo com o protocolo WIFI incluindo uma camada PLCP e uma camada MAC,, o quadro de controle (RTS1, CTS1, ACK1), compreendendo um campo de cabeçalho PLCP (SIG’, SIG", SIG’’’) destinado a transportar informações relativas à camada PLCP, caracterizado pelo fato de o dispositivo compreender um demodulador (350) apto a demodular esse campo de cabeçalho, segundo uma técnica de modulação relativa à camada PLCP, e uma unidade (280) de extração de um parâmetro de camada MAC (Parcial RA) sendo destinado a identificar a entidade receptora, do campo de cabeçalho relativo à camada PLCP.

9. Dispositivo (300) de emissão de um quadro de dados por uma entidade emissora (EE1) para uma entidade receptora (ER1), de acordo com o protocolo WIFI incluindo uma camada PLCP e uma camada MAC, caracterizado pelo fato de compreender: • um dispositivo (100) de emissão de um quadro de controle, como definido na reivindicação 7, apto a gerar um quadro de controle de demanda de reserva (RTS1), destinado a reservar para o quadro de dados (DATA1) um canal de comunicação entre a entidade emissora e a entidade receptora; • um dispositivo (200) de recebimento de um quadro de controle, como definido na reivindicação 8, apto a tratar um quadro de controle de confirmação de reserva (CTS1), destinado a confirmar à entidade emissora a reserva do canal de comunicação pela entidade receptora.

10. Dispositivo (400) de recebimento de um quadro de dados por uma entidade receptora (ER1) a partir de uma entidade emissora (EE1), de acordo com o protocolo WIFI incluindo uma camada PLCP e uma camada MAC, caracterizado pelo fato de compreender: • um dispositivo (100) de emissão de um quadro de controle, como definido na reivindicação 7, apto a gerar um quadro de controle de conhecimento (ACK1), destinado a levar ao conhecimento da entidade emissora o recebimento do quadro de dados (DATA1) pela entidade receptora.

11. Entidade emissora (EE1) conectada a uma rede de comunicação, caracterizada pelo fato de compreender pelo menos um dispositivo (300) de emissão de um quadro de dados, como definido na reivindicação 9.

12. Entidade receptora (ER1), conectada a uma rede de comunicação, caracterizada pelo fato de compreender pelo menos um dispositivo (400) de recebimento de um quadro, como definido na reivindicação 10.