BR9906935B1 - Processo para operar um sistema compreendendo uma unidade mestre sem fio e uma ou mais unidades escravas sem fio, sistema, e, unidades mestre e escrava sem fio para uso em um sistema - Google Patents

Description

"PROCESSO PARA OPERAR UM SISTEMA COMPREENDENDO UMA UNIDADE MESTRE SEM FIO E UMA OU MAIS UNIDADES ESCRAVAS SEM FIO, SISTEMA, E, UNIDADES MESTRE E ESCRAVA SEM FIO PARA USO EM UM SISTEMA".

FUNDAMENTOS A invenção refere-se a redes de rádio, que são redes nas quais as unidades trocam informação de modo sem fio por meio de sinais de rádio. Em particular, redes de rádio nas quais a interface de ar aplica salto de freqüência para espalhar o sinal sobre um largo espectro são consideradas. O problema tratado é de acesso múltiplo de diferentes unidades sobre um canal de salto de freqüência comum. O sistema considerado é baseado em um sistema de salto de freqüência (FH), diferentes aspectos do qual estão descritos nos Pedidos de Patente US 08/685.069; 08/932.911; e 08/932.244; bem como no Pedido Provisório US 60/109.692 (Pasta 040070-438, depositado em 24 de novembro de 1998, em nome de J. Haartsen), todos aqui incorporados como referência. Neste sistema, um canal é definido como uma seqüência de salto de freqüência que é uma seqüência de números pseudo-aleatória (PN) determinada pela identidade de uma das unidades participando sobre o canal, chamada de mestre. A fase da seqüência é determinada por um relógio mestre associado à mestre. À medida que o relógio mestre progride, o canal salta da freqüência de salto de freqüência de rádio (RF) para freqüência de salto de RF na taxa do relógio. Todas as outras unidades participantes sobre o canal, chamadas escravas, são sincronizadas ao esquema FH pelo uso da mesma seqüência FH e mesmo relógio usado pela mestre. O canal compartilhado entre a mestre a uma ou mais escravas é chamado de pico-rede.

No estabelecimento da conexão, os parâmetros mestres que são necessários para manter sincronização de FH são transferidos da mestre para a escrava. Um esquema de Duplexação por Divisão de Tempo (TDD) estrito é adicionado a: janelas de tempo (“time slots”) (“janelas”) nas quais o tráfego é transferido da mestre para a escrava e janelas nas quais tráfego é transferido de escrava para mestre, alternadas na taxa de salto. De preferência, uma alta taxa de salto é usada para obter imunidade contra interferidores que compartilham o espectro. Uma alta taxa de salto resulta em janelas curtas e pequenos pacotes. A mestre controla o acesso no canal. Um processo de acesso distribuído, como acesso múltiplo no sentido da portadora, não é utilizável, devido ao salto rápido do canal; o tempo de permanência sobre uma freqüência de salto de RF é muito curto para executar um esquema de acesso baseado em contenção. Por outro lado, esquemas de acesso reservado, como TDMA, não são adequados para conexões de dados comutados em pacote. Por conseguinte, um esquema de polling ou sondagem é usado, o qual é inteiramente controlado pela mestre da pico-rede. Há qualquer momento no tempo, uma mestre pode selecionar qualquer das escravas participantes do canal para enviar dados na janela de tempo mestre-para-escrava. Entretanto, apenas a escrava encaminhada pela mestre nesta janela mestre-para-escrava pode responder na janela mestre-para-escrava sucessiva.

Neste esquema, a mestre seleciona chamada uma escrava na janela mestre-para-escrava para a qual enviar e receber dados. Como resultado, colisões entre escravas que desejam enviar informação para a mestre ao mesmo tempo são impedidas. Quando a mestre envia informação para a escrava X, isto significa implicitamente que a escrava X pode responder na próxima janela escrava-para-mestre. A escrava é implicitamente sondada pela mestre. Se a mestre não tiver dados para enviar, ela pode enviar um pacote de “poli” específico para dar à escrava uma oportunidade de responder. Um pacote de poli é um pacote muito curto que não porta dados. O esquema de endereçamento no sistema é executado da maneira a seguir. Cada unidade possui uma identidade exclusiva que é, por exemplo, derivada do espaço de endereçamento IEEE 802 de 48 bits. A identidade da escrava é usada para formar a seqüência de FH usada pelo canal na pico-rede. Cada pacote é precedido por um preâmbulo que é derivado também da identidade da mestre. Este preâmbulo é usado por todas as unidades participantes na pico-rede para identificar se há um pacote presente na janela, e, caso positivo, se o pacote pertence a esta pico-rede. Uma vez que muitas pico-redes descoordenadas de salto de freqüência podem estar co-localizadas, ocasionalmente, pode acontecer de elas aportarem na mesma freqüência de salto. O preâmbulo impede aos usuários de uma pico-rede de aceitarem pacotes pertencentes a uma outra pico-rede. O endereço da mestre, por conseguinte, identifica a pico-rede (ou canal) e pode ser visto como um identificador de canal.

Para distinguir entre os diferentes participantes na pico-rede, um endereço de comprimento curto de Controle de Acesso ao Meio (MAC) é usado, o qual é alocado temporariamente pela mestre à escrava, quando esta estiver conectada à pico-rede. O endereço MAC fica localizado no cabeçalho do pacote. Conforme mencionado anteriormente, o sistema, de preferência, usa uma taxa de salto rápida. Como resultado, o pacote só pode ser curto e a quantidade de overhead (incluindo o endereço MAC) tem que ser minimizada. Entretanto, o uso de apenas um endereço MAC de comprimento curto limita o número de escravas que pode participar simultaneamente no canal.

Escravas que não tenham que trocar uma grande quantidade de informação podem ser colocadas em um modo de baixa potência chamado HOLD. Quando a escrava estiver em modo HOLD, ela não participa do canal. Ela nem recebe nem transmite dados, mas mantém seu relógio funcionando (de modo que permanece sincronizada com o canal FH), e retém seu endereço MAC. Na conclusão de um intervalo HOLD (a duração do qual é aceita tanto pela mestre como pela escrava antes de entrar no modo HOLD, a escrava deixa o modo HOLD e participa do canal, como antes.

Unidades que queiram permanecer travadas em relação ao canal podem entrar no modo HOLD para economizar consumo de energia. Entretanto, uma vez que mantêm seus endereços MAC, as unidades que raramente participam do canal negam acesso ao canal a outras unidades, uma vez que o espaço de endereço MAC é limitado. Este uso ineficaz de endereços MAC é mais do que um problema naqueles sistemas FH descritos, nos quais o endereço MAC é curto (para minimizar o overhead), resultando em apenas umas poucas escravas sendo capazes de participar no canal.

SUMÁRIO

Por conseguinte, é um objetivo da presente invenção prover técnicas para manter as unidades sincronizadas em relação ao canal em uma pico-rede, sem requerer que as mesmas mantenham seus endereços MAC. O mencionado e outros objetivos são atingidos em equipamentos e processos de operar um sistema, compreendendo uma unidade mestre sem fio e uma ou mais unidades escravas sem fio, em que cada uma das uma ou mais unidades possui um identificador exclusivo. De acordo com um aspecto da invenção, uma unidade escrava sem fio pode ficar em um assim chamado modo PARK, ou modo ESTACIONADO, no qual ela não fica associada a um endereço temporário (por exemplo, um endereço MAC descrito na seção Fundamentos da Invenção). De modo a realizar page em uma unidade escrava sem fio estacionada, um pacote de sinalização de paging é radiodifundido, ou sofre broadcast, para, e recebido em, cada uma das uma ou mais unidades escravas sem fio a intervalos fixos durante uma janela de tempo mestre-para-escrava. Cada unidade escrava sem fio determina se o pacote de sinalização de paging inclui o identificador exclusivo pertencente à unidade escrava sem fio. Caso positivo, então a unidade escrava sem fio recupera um endereço temporário do pacote de sinalização de paging, e transmite uma resposta para a unidade mestre sem fio durante uma janela de tempo escrava-para-mestre subsequente.

Em outro aspecto da invenção, a unidade escrava sem fio pode determinar se um pacote de tráfego subsequente da unidade mestre sem fio inclui o endereço temporário e, caso positivo, responder pela transmissão de uma resposta para a unidade mestre sem fio durante uma outra janela de tempo escrava-para-mestre subsequente.

Em outro aspecto ainda da invenção, o pacote de sinalização de paging é um tipo de pacote de sinalização, no qual pacotes de sinalização possuem uma porção de cabeçalho que inclui um endereço temporário predefinido que nunca é designado a qualquer uma das uma ou mais unidades escravas sem fio no sistema.

Em ainda um outro aspecto da invenção, é oferecida às unidades escravas sem fio estacionadas uma oportunidade de solicitar acesso à pico-rede. Isto é realizado pela definição de uma série de janelas de tempo compreendendo a alternância de ocorrências de uma janela de tempo escrava-para-mestre e uma janela de tempo escrava-para-mestre, na qual cada uma das janelas de tempo escrava-para-mestre compreende uma pluralidade de sub-janelas escrava-para-mestre. Dependendo do modo de realização, o número de sub-janelas por janela de tempo escrava-para-mestre pode ser qualquer inteiro maior ou igual a 1. Além disso, um número exclusivo de resposta é alocado a cada uma de uma ou mais unidades escravas sem fio. Um pacote de sinalização de polling é radiodifundido pela unidade mestre para cada uma de uma ou mais unidades escravas sem fio a intervalos fixos durante uma janela de tempo escrava-para-mestre. A recepção do pacote de sinalização de polling por uma unidade sem fio indica uma oportunidade de solicitar acesso à pico-rede. Concordantemente, se uma unidade sem fio desejar acessar a pico-rede, ela transmite um pacote para a unidade mestre sem fio durante uma sub-janela de tempo escrava-para-mestre que ocorre a N sub-janelas escrava-para-mestre após o pacote de sinalização de polling, em que N é uma função do número de resposta exclusivo de pelo menos uma ou mais unidades escravas sem fio.

Em um outro aspecto ainda da invenção, a unidade mestre não é solicitada a dar a cada uma das unidades sem fio uma oportunidade de responder ao pacote de sinalização de polling. Para acomodar esta possibilidade, uma unidade escrava detecta se qualquer atividade da mestre ocorreu na janela de tempo mestre-para-escrava imediatamente anterior à sub-janela escrava-para-mestre que ocorre a N sub-janelas escrava-para-mestre após o pacote de sinalização de polling, e caso positivo, transmite o pacote para a unidade mestre sem fio apenas se nenhuma atividade da mestre for detectada na janela de tempo mestre-para-escrava imediatamente precedente à sub-janela escrava-para-mestre que ocorre a N sub-janelas escrava-para-mestre após o pacote de sinalização de polling.

Em um outro aspecto ainda da invenção, a unidade mestre sem fio recebe o pacote de resposta de pelo menos uma ou mais unidades escravas sem fio, e determina qual dentre uma ou mais unidades escravas sem fio transmitiu o pacote, pela determinação de que sub-janela escrava-para-mestre recebeu o pacote, em relação à janela de tempo mestre-para-escrava durante o qual o pacote de sinalização de polling foi radiodifundido.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

Os objetivos e vantagens da invenção serão entendidos pela leitura da descrição detalhada a seguir em conjunção com os desenhos, nos quais: A Fig. 1 é um diagrama de temporização de um exemplo de interface de ar de acordo com um aspecto da invenção; A Fig. 2 é um diagrama de um exemplo de formato de pacote para uso sobre a interface de ar de acordo com um aspecto da invenção; A Fig. 3 mostra esquematicamente um exemplo de esquema de endereçamento para uso com a interface de ar de acordo com um aspecto da invenção; A Fig. 4 é um diagrama de temporização ilustrando transmissão de sinalização e saída de estacionado, de acordo com um aspecto da invenção; A Fig. 5 é um diagrama de temporização ilustrando o paging de uma escrava A estacionada, de acordo com um aspecto da invenção; A Fig. 6 é um diagrama de temporização ilustrando uma resolução de acesso de escrava estacionada com imediata ação da mestre, de acordo com um aspecto da invenção A Fig. 7 é um diagrama de temporização ilustrando uma resolução de acesso de escrava estacionada com postergada ação da mestre, de acordo com um aspecto da invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA

Uma visão geral de vários aspectos da invenção será apresentada primeiramente, seguida por uma descrição ainda mais detalhada.

VISÃO GERAL É descrito um processo no qual as unidades podem permanecer sincronizadas com o canal de salto de freqüência sem possuir um endereço MAC. Estas unidades estão em um novo modo referido aqui como modo PARK. O identificador de canal é usado para comunicar-se, inicialmente, entre a mestre da pico-rede e as escravas estacionadas. Quando uma escrava estacionada desejar se tornar ativa, ela indica o fato à mestre, quando, então, a mestre aloca a esta escrava um endereço MAC livre temporário. Uma vez ativada, a escrava pode participar da pico-rede e, ocasionalmente, pode ser posta em HOLD por curtos períodos de tempo mantendo seu endereço MAC. Para períodos mais longos de inatividade, a escrava pode entrar no modo PARK, abrindo mão de seu endereço MAC no processo, liberando, desse modo, o endereço MAC para uso por uma escrava diferente.

Para suportar o modo PARK, a mestre transmite um pacote de radiodifusão a intervalos fixos, que opera como um tipo de sinalizador. O pacote de radiodifusão é identificado pelo endereço MAC só de zeros. Todas as escravas no modo PARK sempre acordam para ler a sinalização. Se a mestre desejar que uma escrava estacionada torne-se ativa, ela emite uma mensagem de paging na carga útil do pacote de sinalização. Esta mensagem de paging inclui a identidade completa de 48 bit da escrava e o endereço MAC temporário a ser usado por esta escrava. Apenas a escrava radiolocalizada é permitida responder no intervalo escrava-para-mestre seguinte.

Um esquema diferente é usado para permitir que escravas estacionadas tenham acesso ao canal sem serem radiolocalizadas. Quando a escrava entra no modo PARK, fica alocado um número de resposta que determina quando a escrava estacionada será permitida a responder sem ser explícita/individualmente radiolocalizada. As escravas são permitidas na janela de tempo escrava-para-mestre, sendo, de preferência (mas não necessariamente), divididas em uma pluralidade de sub-janelas escrava-para-mestre para este fim. No exemplo de modo de realização aqui descrito, o número de sub-janelas escrava-para-mestre em cada intervalo de escrava-para-mestre é de dois, e estas sub-janelas escrava-para-mestre são, desse modo, aqui referidas como meio-janelas. Deve ser entendido que modos de realização alternativos podem ser facilmente derivados da descrição do exemplo do modo de realização pela substituição do termo “sub-janelas escrava-para-mestre” no lugar do termo “meio-janelas”, indicando, desse modo, que pode haver mais ou, ainda, menos do que duas destes intervalos.

Continuando agora com o exemplo de modo de realização, no qual as sub-janelas escrava-para-mestre são meio-janelas, uma escrava estacionada com número N de resposta é permitida enviar uma mensagem na ENÉsima meio-janela escrava-para-mestre contada do pacote de sinalização, provido que nenhuma atividade da mestre tenha sido detectada na janela de tempo mestre-para-escrava precedendo, precisamente, este intervalo de resposta. A mensagem de resposta consistirá apenas do identificador de canal (preâmbulo). A posição da mensagem de resposta com relação ao pacote de sinalização diz à mestre que escrava estacionada está solicitando acesso. A mestre pode garantir o acesso pelo envio direto de uma mensagem de paging (radiodifusão) mencionada antes na janela de tempo mestre-para-escrava seguinte. Alternativamente, a mestre pode aguardar até que todas as escravas estacionadas tenham tido uma oportunidade de responder e, então, tomar uma decisão com respeito a que escrava endereçar. As escravas estacionadas que tenham solicitado acesso, mas que não o tenham obtido, devem se manter na escuta do canal quanto a mensagens de paging (radiodifusão), devido à mestre poder designar acesso às escravas solicitantes sequencialmente, antes da ocasião de nova sinalização. Escravas estacionadas que não tenham emitido uma solicitação de acesso podem entrar no modo SLEEP, até a próxima ocasião de sinalização.

Para entrar no modo PARK, a unidade escrava tem, primeiro, que ser registrada com a mestre de pico-rede. Este registro acopla a identidade da escrava estacionada ao número de resposta (que deve ser mantido sempre tão baixo quanto possível). A mestre deverá, regularmente, fazer atualização de registros, de modo que as escravas que estavam inicialmente estacionadas, mas que tenham saído da área de cobertura, possam ser tiradas de registro, de modo que o número de resposta possa ser reutilizado por uma outra escrava estacionada. Escravas estacionadas com alta prioridade devem receber números de resposta mais baixos do que as escravas estacionadas possuindo prioridade mais baixa.

Se a mestre já estiver ligada com uma outra escrava (ativa) no tempo designado para uma transmissão de sinalização, ela não tem que abortar suas operações. Ao contrário, ela pode postergar a transmissão de sinalização para a seguinte janela de tempo mestre-para-escrava disponível. As unidades estacionadas serão acordadas e lerão o identificador de canal para ajustar seus relógios. As unidades que não desejarem acesso poderão, então, retornar ao SLEEP até o próximo evento de sinalização. Unidades que desejarem acesso permanecerão acordadas e aguardando até que o pacote de sinalização passe indubitavelmente ao longo. A invenção distingue entre escravas ativas em um modo de alta potência e escravas inativas em um modo de potência mais baixa. Pela reserva do endereço MAC apenas para as escravas ativas, um grande número de escravas inativas pode ser suportado sem muito excesso no canal. Para tráfego de dados em rajadas, as escravas ativas e inativas podem ser trocadas (reutilizando os endereços MAC) baseadas em seus requisitos de tráfego. Deste modo, o número de escravas virtualmente conectado ao canal pode ser muito maior do que o indicado pelo endereço MAC.

DESCRIÇÃO MAIS DETALHADA

As várias características da invenção serão descritas agora ainda com mais detalhe com relação às figuras, nas quais partes iguais estão identificadas com os mesmos caracteres de referência. De modo a facilitar uma melhor compreensão da invenção, o foco da discussão está sobre a interface de ar, os tipos de comunicações que ocorrem entre unidades mestre e escrava, e nos vários modos que as unidades mestre e escrava respondem à recepção de vários tipos de pacotes. Alguém experiente na técnica não terá dificuldade em projetar e construir sistemas operáveis baseados na descrição funcional aqui apresentada. Estes sistemas podem incluir, por exemplo, equipamento programável que execute instruções de programa criadas de acordo com os princípios aqui estabelecidos, e armazenados em qualquer de uma variedade de meio de armazenamento legível de computador, incluindo, mas não limitadamente, Memória de Acesso Aleatório (RAM), meio de armazenamento magnético (por exemplo, discos rígido e/ou tipo flexível) e meio de armazenamento ótico (por exemplo, Disco Compacto (CD) de Armazenamento Apenas para Leitura (ROM)).

Comunicações privadas de rádio requerem o uso de faixas não licenciadas. Presentemente, não muito espectro de radio não licenciado que seja disponível globalmente. Uma faixa, a faixa Industrial, Científica, Médica (ISM) a 2,4GHz é uma exceção; ela é disponível no mundo todo, embora os canais operacionais precisos possam diferir de país a país. O uso de faixa ISM está restrito aos sistemas de rádio que aplicam espalhamento de sinal. Deste modo, sistemas não coordenados espalham sua interferência. Cada sistema recebe uma moderada oportunidade de fazer uso do espectro e nenhum sistema sozinho pode dominar o uso. Um processo custo-efetivo de espalhamento é o uso de espalhamento de salto de frequência, ou seja, a faixa ISM dividida em um número, M, de freqüências de salto de RF e os saltos de canal de uma freqüência de salto para a seguinte, de acordo com uma seqüência de salto pseudo-aleatória. A taxa de salto está restrita a um mínimo de 2,5 saltos/s. A escolha da taxa de saltos depende de um número de critérios. Para obter a imunidade ótima de interferência (através da diversidade de interferência e multiplexação estatística) uma alta taxa de saltos é desejada. Se um salto for perdido devido à interferência, apenas uma pequena rajada das comunicações é perdida. Isto é especialmente vantajoso para comunicações de voz que possam superar apenas curtos períodos de altas taxas de erro de bit sem efeitos notáveis. Para comunicações de dados, a escolha de uma adequada taxa de saltos depende da escolha do esquema de acesso. Para esquema de acesso como ethernet, como acesso múltiplo no sentido da portadora (CSMA, também conhecido como “ouça antes de falar”), saltos de baixa taxa são desejados para a resolução ótima de contenção.

Se voz e dados tiverem de ser combinados, uma alta taxa de saltos tem que ser usada para transmissão de voz, requerendo um diferente esquema de acesso para os dados. Ao contrário de CSMA/CA (CSMA/anulação de colisão), um esquema de sinalização é usado, no qual uma unidade central, a mestre, controla o acesso ao canal. O sistema foi projetado no qual todas as unidades são iguais, em princípio, mas ao ser estabelecida conexão entre as unidades, uma delas será a mestre enquanto as outras unidades tornar-se-ão escravas. A relação mestre-escrava só é válida pela duração da conexão. A mestre pode estabelecer uma pico-rede. A pico-rede usa um canal FH a uma alta taxa de saltos. Um esquema estrito TDD é usado, no qual as transmissões mestre-para-escrava e escrava-para-mestre alternam na taxa de saltos. A seqüência FH é determinada pela identidade da mestre, a fase na seqüência é determinada pelo relógio mestre do sistema. No estabelecimento de conexão, a mestre transfere sua identidade e relógio para todas as escravas. Pelo uso desta única identidade e relógio, todos os usuários (mestre e escravas) são sincronizados e podem acompanhar o canal de salto. A Fig. 1 é um diagrama de temporização de exemplo de canal FH-TDD como mencionado nesta apresentação. Cada pacote 101 usado sobre o canal é identificado de modo exclusivo por um preâmbulo. Este é, por exemplo, uma palavra única de 64 bit com boas propriedades de auto-correlação e correlação cruzada. O preâmbulo é derivado da identidade mestre. Um pacote 101 precisa ter o preâmbulo apropriado antes de ser aceito pelas unidades participantes. O preâmbulo pode ser considerado como o identificador de canal uma vez que ele identifica os pacotes pertencentes ao canal. Um pacote 101 possui um formato típico, conforme mostrado na Fig. 2. No exemplo, o preâmbulo 201 é seguido por um cabeçalho 203 que é seguido por uma carga útil 205.

Cada unidade possui uma identidade exclusiva que, por exemplo, é derivada do espaço de endereço IEEE 802 de 48 bit. Esta identidade só é usada no momento do estabelecimento da chamada com a finalidade de radiolocalizar uma unidade. Durante a conexão, um endereço MAC temporário é usado. Este pode ser um endereço muito menor, por exemplo, 3 bits, uma vez que ele tem apenas de distinguir entre as unidades participantes. Este endereço MAC é parte do cabeçalho 203. O endereçamento está ilustrado esquematicamente com maior detalhe na Fig. 3. Cada unidade possui uma identidade exclusiva (identificador de acordar) 301 que é usada durante o processo de paging. Um identificador de canal 307 é derivado da identidade da mestre 303. Finalmente, um endereço MAC 305 no cabeçalho identifica as unidades participantes na mesma pico-rede. As identidades de unidade 301 e os identificadores de canal derivados 307 são exclusivos. O endereço MAC 305 no cabeçalho só é alocado temporariamente e é válido durante a conexão. O endereço MAC todo zero é reservado para mensagens radiodifundidas. Para evitar colisões sobre o canal, a mestre e escrava seguem estritamente o esquema TDD: a mestre só é permitida para transmitir no intervalo mestre-para-escrava, e as escravas só são permitidas a transmitir na janela escrava-para-mestre. De modo a evitar colisões entre escravas, a única escrava que é permitida a transmitir é aquela que foi endereçada com seu endereço MAC 305 pela mestre na janela mestre-para-escrava precedente. Isto é chamado de polling: uma escrava só pode responder quando selecionada chamada/endereçada pela mestre. Este polling pode ocorrer implicitamente, ou seja, pelo envio de um pacote contendo tráfego na carga útil endereçado à escrava apropriada; ou explicitamente pelo uso de um pacote especial de POLL sem carga útil, mas endereçado à escrava apropriada. O endereço MAC 305 é muito menor do que a identidade de unidade 301. Isto reduzirá o excesso no pacote, devido ao endereço MAC 305 (Correção de Erro à Frente (FEC) codificado) estar presente em cada cabeçalho de pacote. Entretanto, isto limita a quantidade de unidades que pode participar em uma pico-rede. Em particular, as unidades que desejem ser encaixadas em uma pico-rede, mas não envolvidas ativamente em comunicações (como participantes adormecidos) precisam de um endereço MAC 305 que seja usado de modo ineficaz. Por conseguinte, um processo é descrito agora que permite que as unidades permaneçam estacionadas em relação ao canal de pico-rede, sem ser adjudicadas com um endereço MAC 305.

As unidades que tenham estado em conexão com a pico-rede possuem todas as informações necessárias para permanecerem sincronizadas à pico-rede, ou seja, elas têm a identidade mestre 303 e o relógio mestre. Pela identidade mestre 303, a seqüência FH e o identificador e canal 307 (preâmbulo de pacote) podem ser derivados; do relógio, a fase na seqüência FH pode ser derivada. Ocasionalmente, uma unidade tem que ouvir a transmissão da mestre para ajustar seu relógio por conta de defasagens de relógio. Distinguimos agora entre quatro modos diferentes de operação: STANDBY, ACTIVE, HOLD, e PARK. Em STANDBY, uma unidade não está ligada a qualquer outro dispositivo. Ela acorda periodicamente para ouvir mensagens de page. A mensagem de página tem que incluir a identidade da unidade. Uma unidade em modo ACTIVE usa a identidade da mestre 303 e relógio para manter sincronia com o canal FH e extrair os pacotes apropriados pela filtragem dos pacotes com o preâmbulo apropriado. Além disso, ela tem um endereço MAC 305 para ser reconhecido pela mestre. As unidades que por um curto momento puderem ser postas inativas entrarão no modo HOLD. Neste modo, a escrava dorme por um período predeterminado de tempo, após o que ela se torna novamente ativa. Durante o modo adormecido, a escrava não pode ter acesso ao canal, nem pode ser alcançada pela mestre. Uma escrava no modo HOLD retém seu endereço MAC 305. Uma escrava que pode ser posta inativa por uma quantidade maior de tempo entrará no modo PARK. Neste modo, uma escrava desiste do endereço MAC 305, tornando assim este endereço MAC 305 disponível para cessão a uma outra unidade escrava. A escrava no modo PARK acorda periodicamente para ouvir o identificador de canal 307 para ajustar seu relógio por conta de defasagens.

Para deixar as unidades estacionadas participarem novamente, um processo de acesso especial tem que ser executado. Uma mestre pode ativar uma unidade estacionada realizando paging na mesma. Para facilitar este paging, a mestre transmite uma mensagem radiodifundida a intervalos regulares (referida mais à frente como uma sinalização). Durante este evento de sinalização, a unidade estacionada pode se tornar ativa novamente e assim, em princípio, a escrava estacionada só tem que acordar durante as sinalizações. A mensagem radiodifundida é identificada por um endereço MAC predefinido que nunca é designado a qualquer uma das escravas. No exemplo de modo de realização, o endereço MAC predefinido é o endereço MAC todo zero. Para ativar uma escrava estacionada, a mestre faz o paging desta escrava pela inclusão da identidade da escrava 301 na carga útil 205 do pacote de radiodifusão 101. Além disso, a carga útil 205 inclui o endereço MAC (temporário) 305 a ser usado pela escrava estacionada. Uma escrava que sofreu page desta maneira é permitida a responder diretamente na janela escrava-para-mestre seguinte. A escrava retém também o endereço MAC designado 305, de modo que ela reconhecerá futuros pacotes direcionados a ela pela unidade mestre.

Para a escrava estacionada ter acesso ao canal, é necessária uma abordagem diferente. Novamente, colisões entre diferentes escravas estacionadas que desejam acesso simultaneamente têm que ser evitadas. O esquema a seguir é usado. Ao entrar no modo PARK, a unidade estacionada recebe um número de resposta pela mestre. Este número de resposta é usado para escrava estacionada para determinar quando ela será permitida a transmitir uma solicitação de acesso a canal à mestre. Solicitações de canal só são permitidas quando a sinalização indicar que solicitações podem ser enviadas. Em vez de selecionar para chamada cada escrava estacionada separadamente, um polling radiodifundido é transmitido, indicando às unidades estacionadas que elas estão permitidas a solicitar acesso. Entretanto, o número de resposta determina em que janela uma escrava estacionada é permitida a transmitir uma solicitação de acesso. Em um outro aspecto da invenção. De modo a acelerar o procedimento de solicitação, as janelas escrava-para-mestre podem ser divididas em uma pluralidade de sub-janelas escrava-para-mestre. Para fins de ilustração, o exemplo de modo de realização utiliza duas meio-janelas por janela escrava-para-mestre. Entretanto, modos de realização alternativos podem usar mais ou menos do que duas meio-janelas por janela escrava-para-mestre.

Para uma solicitação, a escrava estacionada só tem que transmitir o identificador de canal 307 (que é apenas um preâmbulo 201). O identificador e sua posição com respeito ao polling de radiodifusão indica à mestre que escrava estacionada está solicitando acesso. Ela pode então enviar uma mensagem de página para esta escrava (incluindo a identidade de escrava 301 e um endereço MAC 305) para ativar a escrava.

Um exemplo explicará mais os procedimentos de modo PARK. A Fig. 4 é um diagrama de temporização mostrando como uma mensagem de radiodifusão 401 (por exemplo, pacote que inclui um cabeçalho 203 contendo um endereço MAC zero) é enviada a intervalos regulares para atuar como uma sinalização. As unidades no modo PARK só podem acordar durante a sinalização (ou, alternativamente, apenas a cada N sinalizações, de modo a reduzir o consumo de energia). Com referência agora à Fig. 5, quando uma mestre quiser ativar escrava estacionada A, ela envia uma mensagem de página 501 incluindo identidade de A 301 e um endereço MAC temporário ‘A’. Na janela escrava-para- mestre em seguida à mensagem de página 501, a escrava A pode responder 503 como uma escrava ativada usando o recém-alocado endereço MAC ‘A’.

Para uma escrava estacionada ganhar acesso, o polling de radiodifusão é usado. As Figs. 6 e 7 são diagramas de temporização mostrando diversos modos de usar o polling de radiodifusão. Suponhamos que existam três unidades estacionadas, A, B e C, e que estas unidades tenham recebido números de resposta 1 a 3, respectivamente. O polling de radiodifusão 601 induz a todas unidades estacionadas responderem se desejam acesso. As unidades estacionadas respondem nas meio-janelas apropriadas de acordo com seu número de resposta e enviam um pacote curto 603-A, 603-B contendo apenas o preâmbulo (identificador de canal 307). Na Fig. 6, a mestre não tem que aguardar a resposta de C, mas, ao contrário, fazer diretamente o paging da unidade A 605. A resposta 607 da unidade A é transmitida na imediata janela escrava-para-mestre seguinte.

Na Fig. 7, a mestre transmite um polling de radiodifusão 701, tornando possível, desse modo, que as unidades estacionadas respondam se desejam acesso. Neste exemplo, a mestre coleta primeiramente todas as respostas de escravas, aguardando até que todas as unidades estacionadas tenham tido uma oportunidade de responder (embora a unidade C não tenha desejo de acessar o canal), antes de tomar uma decisão e fazer o paging de uma das unidades. Neste exemplo, as unidades A e B respondem com seus respectivos pacotes curtos 703A, 703B contendo o identificador de canal 307 nas primeira e segunda meio-janelas a acorrer após o polling de radiodifusão 701. Nenhum pacote curto é transmitido na terceira meio-janela, entretanto, devido à falta de interesse de C em acessar o canal. Para acomodar o caso na Fig. 6, as unidades estacionadas só são permitidas a responder se, na janela mestre-para-escrava imediatamente precedente às suas janelas de resposta, nenhuma atividade da mestre for detectada. Por exemplo, no caso da FIG. 6, a unidade C não pode responder na primeira meia janela no salto k+3, devido à presença de uma página 605 no salto k+2.

Unidades que solicitam acesso, mas que não permitidas ao mesmo, devem manter-se na escuta das transmissões da mestre. Uma vez que uma solicitação tenha sido recebida pela mestre, ela pode fazer page na correspondente escrava estacionada a qualquer tempo, não apenas em casos de sinalização.

Em um outro aspecto da invenção, um esquema prioritário pode ser definido, designando às unidades com maior prioridade um número de resposta mais baixo. Em todos os casos, é preferível que os números de resposta sejam mantidos tão baixos quanto possível, para permitir um rápido acesso. Por conseguinte, a mestre deverá verificar para assegurar que as unidades que estejam registradas como estacionadas estejam ainda travadas em relação ao canal. Isto pode, por exemplo, ser realizado fazendo que a mestre realize paging em uma unidade estacionada periodicamente, preferivelmente com uma longa janela de tempo entre os pagings. Quando a unidade estacionada responde, ela é ativada e pode ser colocada de volta no modo PARK. Esta verificação de registro ocupa apenas umas poucas janelas (digamos, 4 ou 5 janelas) e só tem que ser executada de modo não freqüente (por exemplo, a cada 15-30 minutos), de modo que o excesso seja mínimo. Se uma escrava estacionada não responder ao paging, ela deverá ser removida da lista de PARK, de modo que seu número de resposta possa ser reutilizado por uma outra unidade.

Em adição ao suporte de modos de baixa potência, ou seja, de unidades que queiram permanecer travadas em relação ao canal sem participar realmente do canal, as técnicas descritas podem ser usadas para suportar um número muito maior de usuários do que o indicado pelo endereço MAC. Isto pode ser usado, vantajosamente, para escravas suportando tráfego de dados. Tráfego de dados é em rajadas: quando uma mensagem chega, a mestre e a escrava precisam trocar alguns pacotes para conduzir a informação, mas nas mensagens neste ínterim pode haver um maior tempo ocioso. Programando apropriadamente o tráfego, as escravas que estiverem em modo ocioso entre as mensagens, são colocadas no modo PARK, e as escravas que precisem trocar mensagens ficam no modo ACTIVE. Assim que uma mensagem tenha sido transmitida, a escrava é posta no modo PARK, desistindo, desse modo, de seu endereço MAC. Uma escrava estacionada pode, então, ser ativada e este mesmo endereço MAC ser usado novamente para troca de informação. Ou seja, escravas ativas e estacionadas são trocadas todo o tempo entre o modo ACTIVE e o modo PARK, dependendo de seus requisitos de tráfego. Deste modo, a quantidade de escravas que participam virtualmente do canal é muito maior do que a indicada pelos pequenos endereços MAC. A invenção foi descrita com referência a um modo de realização particular. Entretanto, ficará prontamente aparente para alguém experiente na técnica que é possível concretizar a invenção em formas específicas que não aquelas do modo de realização preferido descrito acima. O modo de realização preferido é meramente ilustrativo e não deve ser considerado restritivo de modo algum. O escopo da invenção é dado pelas reivindicações anexas, em vez de pela descrição precedente, e todas as variações e equivalentes abrangidas pelo alcance das reivindicações são pretendidos estarem abrangidos por elas.

Claims (10)

1- Processo para operar um sistema compreendendo uma unidade mestre sem fio e uma ou mais unidades escravas sem fio que são inicialmente sincronizadas umas com as outras, em que cada uma das uma ou mais unidades escravas sem fio possui um identificador exclusivo (301), e o sistema inclui um modo de operação park mediante entrada para o qual as uma ou mais unidades escravas sem fio desistem de qualquer endereço temporário previamente atribuído, o processo caracterizado pelo fato de compreender as etapas de: radiodifundir um pacote de sinalização (401) para cada uma das uma ou mais unidades escravas sem fio no modo park a partir da unidade mestre sem fio a intervalos fixos durante uma janela de tempo mestre-para-escrava para permitir às unidades escravas sem fio ajustar seus relógios para responder pela derivação quando no modo park; receber o pacote de sinalização em cada uma das uma ou mais unidades escravas sem fio no modo park; mediante uma solicitação para a unidade mestre sem fio ativar uma dita unidade escrava sem fio no modo park, a unidade mestre sem fio radiodifunde uma mensagem de paging (501) na carga útil do pacote de sinalização incluindo o respectivo identificador exclusivo; em cada uma das uma ou mais unidades escravas sem fio, determinar se a mensagem de paging de pacote de sinalização (501) inclui o identificador exclusivo (301) pertencente à unidade escrava sem fio, a presença do identificador exclusivo indicando a intenção da unidade mestre sem fio para a dita unidade escrava sem fio se tornar ativa; em cada uma de uma ou mais unidades escravas sem fio, recuperar um endereço temporário respectivo (305) da mensagem de paging do pacote de sinalização se a mensagem de paging do pacote de sinalização incluiu o identificador exclusivo pertencente à unidade escrava sem fio, pelo que a unidade escrava sem fio pode deixar o modo park, cujo respectivo endereço temporário (305) é usado por cada dita unidade escrava sem fio de modo que irá reconhecer futuros pacotes direcionados a ela pela unidade mestre sem fio até que ela reingresse no modo park; e em cada uma das uma ou mais unidades escravas sem fio, transmitir uma resposta (503) para a unidade mestre sem fio durante uma janela de tempo escrava-para-mestre subsequente se a mensagem de paging de pacote de sinalização incluiu o identificador exclusivo pertencente à unidade escrava sem fio.

2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de adicionalmente compreender as etapas de: em cada uma das uma ou mais unidades escravas sem fio, determinar se um pacote de tráfego da unidade mestre sem fio subsequente à mensagem de paging de pacote de sinalização (501) inclui o endereço temporário (305); e em cada uma das uma ou mais unidades escravas sem fio, transmitir uma resposta (503) para a unidade mestre sem fio durante uma outra janela de tempo escrava-para-mestre subsequente se o pacote de tráfego da unidade mestre sem fio incluir o endereço temporário.

3. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o pacote de sinalização tem uma porção de cabeçalho (203) que inclui um endereço temporário predefinido (305) que nunca é atribuído a qualquer uma das uma ou mais unidades escravas sem fio no sistema.

4. Sistema, compreendendo: uma unidade mestre sem fio; e uma ou mais unidades escravas sem fio; caracterizado pelo fato de que cada uma das uma ou mais unidades escravas sem fio possui um identificador exclusivo (301), e o sistema inclui um modo de operação park mediante entrada para o qual as uma ou mais unidades escravas sem fio desistem de qualquer endereço temporário previamente atribuído, e a unidade mestre sem fio e as uma ou mais unidades escravas sem fio são inicialmente sincronizadas umas com as outras, em que: a unidade mestre sem fio compreende: meios para radiodifundir um pacote de sinalização para cada uma das uma ou mais unidades escravas sem fio no modo park a intervalos fixos durante uma janela de tempo mestre-para-escrava para permitir que as unidades escravas sem fio ajustem seus relógios para responder à derivação quando em modo park; e meios para radiodifundir uma mensagem de paging (501) na carga útil do pacote de sinalização incluindo um identificador exclusivo respectivo (301) mediante uma solicitação para a unidade mestre sem fio ativar uma unidade escrava sem fio no modo park; e cada uma das unidades escravas sem fio compreende: meios para receber o pacote de sinalização no modo park; meios para determinar se a mensagem de paging de pacote de sinalização (501) inclui o identificador exclusivo (301) pertencente à unidade escrava sem fio, a presença do identificador exclusivo indicando a intenção da unidade mestre sem fio para a unidade escrava sem fio se tornar ativa; meios para recuperar um endereço temporário respectivo (305) da mensagem de paging do pacote de sinalização se a mensagem de paging de pacote de sinalização recebida incluiu o identificador exclusivo pertencente à unidade escrava sem fio, pelo que a unidade escrava sem fio pode deixar o modo park, cujo respectivo endereço temporário (305) é usado por cada dita unidade escrava sem fio de modo que irá reconhecer futuros pacotes direcionados a ela pela unidade mestre sem fio até que reingresse no modo park; e meios para transmitir uma resposta (503) para a unidade mestre sem fio durante uma janela de tempo escrava-para-mestre subsequente se a mensagem de paging do pacote de sinalização incluiu o identificador exclusivo pertencente à unidade escrava sem fio.

5. Sistema de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que cada uma das uma ou mais unidades escravas sem fio adicionalmente compreende: meios para determinar se um pacote de tráfego da unidade mestre sem fio subsequente à mensagem de paging de pacote de sinalização (501) inclui o endereço temporário (305); e meios para transmitir uma resposta para a unidade mestre sem fio durante uma outra janela de tempo escrava-para-mestre subsequente se o pacote de tráfego da unidade mestre sem fio incluir o endereço temporário.

6. Sistema de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que o pacote de sinalização tem uma porção de cabeçalho (203) que inclui um endereço predefinido temporário (305) que nunca é atribuído a qualquer uma das uma ou mais unidades escravas sem fio no sistema.

7. Unidade mestre sem fio para uso em um sistema compreendendo a unidade mestre sem fio e uma ou mais unidades escravas sem fio que são inicialmente sincronizadas umas com as outras, em que cada uma das uma ou mais unidades escravas possui um identificador exclusivo (301) e o sistema inclui um modo de operação park mediante entrada para o qual as uma ou mais unidades escravas sem fio desistem de qualquer endereço temporário previamente atribuído, a unidade mestre sem fio caracterizada pelo fato de compreender: meios para gerar um pacote de sinalização possuindo uma porção de cabeçalho (203) que inclui um endereço predefinido temporário (305) que nunca é atribuído às uma ou mais unidades escravas sem fio no sistema; meios para radiodifundir o pacote de sinalização para cada uma das uma ou mais unidades escravas sem fio no modo park a intervalos fixos durante uma janela de tempo mestre-para-escrava para permitir que as unidades escravas sem fio ajustem seus relógios para responder à derivação quando no modo park; e meios para radiodifundir uma mensagem de paging na carga útil do pacote de sinalização incluindo um identificador exclusivo respectivo (301) mediante uma solicitação para a unidade mestre sem fio ativar uma unidade escrava sem fio no modo park, e meios para incluir um endereço temporário (305) na mensagem de paging para uso pela unidade escrava sem fio ativada, pelo que a unidade escrava sem fio pode deixar o modo park, cujo respectivo endereço temporário (305) é usado por cada dita unidade escrava sem fio de modo que ela irá reconhecer pacotes futuros direcionados a ela pela unidade mestre sem fio até que ela reingresse no modo park.

8. Unidade escrava sem fio para uso em um sistema compreendendo uma unidade mestre sem fio e uma ou mais unidades escravas sem fio que são inicialmente sincronizadas umas com as outras, em que cada uma das uma ou mais unidades escravas possui um identificador exclusivo e o sistema inclui um modo de operação park mediante entrada para o qual as uma ou mais unidades escravas sem fio desistem de qualquer endereço temporário previamente atribuído, caracterizada pelo fato de compreender: meios para receber no modo park um pacote de sinalização (401) que é radiodifundido da unidade mestre sem fio a intervalos fixos durante uma janela de tempo mestre-para-escrava para permitir às unidades escravas sem fio ajustar seus relógios para responder à derivação quando no modo park; meios para determinar se a carga útil do pacote de sinalização inclui uma mensagem de paging incluindo o identificador exclusivo pertencente à unidade escrava sem fio; meios para recuperar um endereço temporário (305) da mensagem de paging de pacote de sinalização se a mensagem de paging de pacote de sinalização incluiu o identificador exclusivo (301) pertencente à unidade escrava sem fio pelo que a unidade escrava sem fio pode deixar o modo park, cujo respectivo endereço temporário (305) é usado por cada dita unidade escrava sem fio de modo que ela irá reconhecer pacotes futuros direcionados a ela pela unidade mestre sem fio até que ela reingresse no modo park; e meios para transmitir uma resposta à unidade mestre sem fio durante uma janela de tempo escrava-para-mestre subsequente, se a mensagem de paging de pacote de sinalização incluiu o identificador exclusivo (301) pertencente à unidade escrava sem fio.

9. Unidade escrava sem fio de acordo com a reivindicação 8, caracterizada pelo fato de adicionalmente compreender: meios para determinar se um pacote de tráfego subsequente à mensagem de paging de pacote de sinalização (501) da unidade mestre sem fio inclui o endereço temporário; e meios para transmitir uma resposta (503) à unidade mestre sem fio durante uma outra janela de tempo escrava-para-mestre subsequente se o pacote de tráfego da unidade mestre sem fio incluir o endereço temporário (305).

10. Unidade escrava sem fio de acordo com a reivindicação 8, caracterizada pelo fato de que o pacote de sinalização tem uma porção de cabeçalho (203) que inclui um endereço predefinido temporário que nunca é atribuído a qualquer uma das uma ou mais unidades escravas sem fio no sistema.