BRPI0621247A2 - repetidor de camada fìsica com seleção de funções de camada mais elevada - Google Patents

Abstract

REPETIDOR DE CAMADA FìSICA COM SELEçãO DE FUNçõES DE CAMADA MAIS ELEVADA. Um repetidor de tradução de frequência de camada física (600, 700) para utilização em uma rede sem fio inclui um processador de sinal (710-714) acoplado a um barramento de processamento de sinal (711), um processador (627) e uma memória (650) . O repetidor de camada física conduz á repetição de camada física e conduz seletivamente ás funções de camada 2 e possivelmente de camada 3 dependendo das condições da rede e de outros fatores. Um demodulador (623) pode extrair informação de endereço, tal como endereçamento de controle de acesso ao meio (MAC), para possibilitar que pacotes sejam redirecionados, terminados, armazenados e encaminhados, se necessário, com base nas condições da rede.

Description

"REPETIDOR DE CAMADA FÍSICA COM SELEÇÃO DE FUNÇÕES DE CAMADA MAIS ELEVADA".

Campo da Invenção

A presente invenção refere de maneira geral a redes de área local sem fio (WLANs). Em particular, a presente invenção refere à seleção de uma operação de camada mais elevada para um repetidor de camada física com tradução de freqüência que conecta um cliente a um Ponto de Acesso (AP) com base nas condições de operação.

Descrição da Técnica Anterior

Por causa da crescente popularidade do acesso irrestrito aos serviços de banda larga, por exemplo, por dispositivos de computação portáteis, há cada vez mais necessidade de estender a faixa de nós, tais como pontos de acesso associados ás redes sem fio, que incluem, mas não se limitam a, WLANs e redes de área metropolitana sem fio (WMANs) descritas e especificadas nos padrões 802.11, 802.16 e 802.20. A. proliferação eficaz de redes sem fio depende consideravelmente da sustentação e do aumento dos níveis de desempenho à medida que aumentam as demandas dos usuários.

As deficiências de desempenho entre os níveis de desempenho atual e especificado podem ser causadas pela atenuação dos percursos de irradiação de sinais RF, que são tipicamente transmitidos em freqüências de 2,4 GHz ou 5,8 GHz- em um ambiente operacional, tal como um ambiente interno. Faixas, base ou de AP para receptor ou cliente são geralmente inferiores à faixa de cobertura requerida em uma residência típica, e podem ser tão pequenas quanto de 10 a 15 metros. Além disto, em estruturas que têm plantas de piso divididas, tais como residências de estilo rancho ou de dois andares, ou as construídas de materiais capazes de atenuar sinais RF, as áreas nas quais uma cobertura sem fio é necessária podem ser fisicamente separadas por distâncias fora da faixa de, por exemplo, um sistema baseado no protocolo 802.11. Os problemas de atenuação podem ser exacerbados na presença de interferência na banda operacional, como, por exemplo, a interferência de outros dispositivos de 2,4 GHz ou interferência de banda larga com energia dentro da banda. Além disso, as taxas de dados dos dispositivos que operam utilizando os protocolos sem fio dos padrões acima dependem da intensidade do sinal. À medida que as distâncias na área de cobertura aumentam, o desempenho do sistema sem fio diminui. Por último, a estrutura dos protocolos propriamente ditos pode afetar a faixa operacional.

Uma prática comum na indústria sem fio móvel para aumentar o alcance de sistemas sem fio é a utilização de repetidores. Outras abordagens podem incluir estações base distribuídas para ampliar as áreas de cobertura ou semelhantes. Entretanto, muitas abordagens são proibitivamente dispendiosas. Nas discussões mais recentes dentro do Grupo-Tarefa S da Wi-Mesh Alliance IEEE 802.11, a utilização de·redes.adhoc ou de malha, nas quais múltiplos APs são capazes de. formar conexões uns com os outros quando a proximidade é estabelecida, são favorecidas como uma maneira de estender o alcance das redes. Na evolução proposta do padrão 802.11(s) para redes de malha, pretende- se que os nós de malha sejam compatíveis com as especificações de múltiplas entradas e múltiplas saídas (MIMO) e de alta taxa de dados (540 Mbps) associadas ao 802.11(n).

Tais sistemas são sempre utilizados em redes de rádio bidirecionais, tais como as que podem ser utilizadas por serviços governamentais locais. Em tais sistemas, vários saltos podem ser atravessados antes de sair do alcance de um AP primário, isto é, um AP que tenha uma conexão direta com a estação base, provedor fonte ou semelhante. A desvantagem básica de tais sistemas é a necessidade de repetidores patenteados dispendiosos que provavelmente não são compatíveis fora da rede proprietária e que são tipicamente configurados para operar com a camada 2 ou camada mais elevada da arquitetura em camadas da Interconexão de Sistemas Abertos (OSI).

Os versados na técnica entenderão que a operação de um repetidor em camadas acima da camada 1, comumente referenciado como a camada física (PHY), pode causar problemas de desempenho significativos quando dados sensíveis ao tempo ou dados associados a aplicações de largura de banda elevada estiverem sendo transportados pela rede. Por exemplo, os chamados repetidores de sistema de distribuição sem fio (WDS) operam na camada 2 e com um único transceptor, provocando retardo e impacto no desempenho da capacidade de transmissão, conforme será discutido mais detalhadamente a seguir. Uma vez que o repetidor WDS recebe e transmite pacotes no mesmo canal, surgirão questões tais como congestionamento e pelo menos uma redução de 50% na capacidade de transmissão. Além disso., uma vez que .o endereço de controle de acesso ao meio (MAC) do pacote for modificado na operação convencional da camada.2 ou camada mais elevada, os aspectos de segurança podem, ser comprometidos juntamente com uma redução na facilidade de uso total.

Entretanto, para repetidores de camada física pura,, podem ,surgir problemas e complicações, no sentido de que a natureza aleatória dos pacotes dos protocolos WLAN típicos não proporcionam períodos de recepção e transmissão definidos. Além disso, quando uma série de repetidores são acoplados juntos para servir um cliente, os retardos devidos a uma repetição em cascata podem provocar o retardo das confirmações (ACKs) dos pacotes. Por causa das ACKs retardadas e uma vez que os pacotes de cada nó de rede sem fio são gerados e transmitidos espontaneamente e não são temporalmente previsíveis, podem ocorrer conseqüências indesejáveis, tais como colisões de pacotes. Existem alguns remédios para solucionar tais dificuldades, tais como, por exemplo, prevenção de colisões e protocolos de recuo (back- off) aleatórios, que são utilizados para evitar que dois ou mais nós transmitam pacotes ao mesmo tempo. De acordo com o protocolo padrão 802.11, por exemplo, uma função de coordenação distribuída (DCF) ou outros esquemas podem ser utilizados para evitar colisões. Entretanto, à medida que aumenta o tamanho de uma rede de malha ou outra, como medido, por exemplo, pelo número de "saltos", a quantidade de retardo associada a cada salto e a probabilidade de pelo menos algum retardo.no retorno das ACKs ou semelhante torna o processamento de camada física pura para repetidores individuais propenso a possíveis erros, uma vez que podem ocorrer tempos de espera antes que mensagens de protocolo de camada mais elevada possam ser transferidas de volta e ao longo dos percursos de rede repetidos.

As abordagens conhecidas para prover repetidores em WLANs, e especificamente para prover repetidores em conformidade com o 802.11 projetados para cobrir áreas maiores, incluem prover repetidores configurados como dois Pontos de Acesso (APs) na mesma caixa com uma capacidade de roteamento inter-AP entre eles, e prover um repetidor de armazenamento e encaminhamento (Repetidor SF) . Ambas as abordagens se refletem nos produtos existentes no mercado. Embora um repetidor configurado como dois APs em uma caixa possa; ser adequado para redes sem fio externas dispendiosas, tais repetidores não satisfazem os requisitos de fator de forma de baixo custo e pequeno geralmente associado a aplicações de produto para consumidor. Além disto, tais repetidores são complicados de instalar e operar e podem levar ao comprometimento da segurança.

Os repetidores convencionais SF orientados ao consumidor são tipicamente dotados de software de configuração. O repetidor orientado ao consumidor é geralmente um repetidor WDS com uma seção de radiofreqüência (RF) única, em oposição à abordagem de dois APs mencionada acima. Tal repetidor é carregado com um software que determina os canais utilizados pelo AP. Informações de canal são então comunicadas pelo consumidor, durante a configuração inicial, ao repetidor SF, para configurar o tipo de repetidor. Surgem, contudo, problemas, no. sentido de que tais sistemas são difíceis de implementar para o consumidor médio, uma vez que exigem algum conhecimento básico, ou pelo menos a capacidade de interpretar, os valores de dados associados aos parâmetros WLAN.

Um sistema, descrito no pedido em fase nacional norte-americano N- de Série 10/516,327 baseado no pedido internacional N2, PCT/US03/16208, resolve muitos dos problemas de transmissão e recepção localizados ao prover um repetidor que isola os canais de recepção e transmissão utilizando um método de detecção e tradução de freqüência.

O repetidor WLAN descrito permite que duas unidades WLAN comuniquem ao traduzir pacotes associados a um dispositivo em um primeiro canal de freqüência para um segundo dispositivo utilizando um segundo canal de freqüência. Uma vez que o repetidor opera como um dispositivo de camada física, o endereço MAC dos pacotes não é modificado, como seria o caso em um repetidor configurado como um dispositivo de camada 2 ou camada mais elevada. A direção associada à tradução ou conversão, como, por exemplo, do primeiro canal de freqüência associado ao primeiro dispositivo para o segundo canal de freqüência associado ao segundo dispositivo, ou do segundo canal de freqüência para o primeiro canal de freqüência, depende da configuração em tempo real do repetidor e do ambiente WLAN. Por exemplo, o repetidor WLAN pode ser configurado para monitorar ambos os canais de freqüência para transmissões e, quando uma transmissão for detectada, traduzir o sinal recebido no primeiro canal de freqüência para o outro canal de freqüência, onde este é transmitido para o destino. É importante notar que o repetidor de tradução de freqüência descrito no pedido norte-americano N° de Série 10/516,327 atua em tempo quase real para receber, amplificar e retransmitir pacotes. Embora resolva muitos dos problemas da técnica, o repetidor de tradução de freqüência descrito no pedido norte-americano N° de Série 10/516,327 é destituído de capacidades tais como inteligência ou capacidade de processamento de armazenamento e encaminhamento ou de camada mais elevada, incluindo filtragem de tráfego baseada no conhecimento das condições de operação de rede. Tal repetidor é o equivalente, por exemplo, de um hub para uma LAN sem fio.

Deve ficar entendido que, em geral, os repetidores serão utilizados no caso de ser indesejável a colocação de uma conexão cabeada com uma LAN, tal como uma çonexão LAN Ethernet ou semelhante. No caso de vários repetidores poderem, ser utilizados para estender os alcances LAN, seria desejável um repetidor de camada física (PHY) que pudesse sanar as conseqüências de retardo e semelhante descritas acima sem ser proibitivamente dispendioso. Seria também vantajoso que um repetidor PHY fosse capaz de tratar os pacotes de maneira diferente com base nas características do pacote, tal como o endereço de fonte ou de destino ou a prioridade associada ao pacote, preservando ao mesmo tempo os mecanismos de segurança do pacote e de rede.

Resumo da Invenção

O repetidor de tradução de freqüência de camada física da presente invenção, referenciado daqui por diante como "repetidor de camada física" ou "repetidor", soluciona os problemas de retardo utilizando funcionalidade de camada física básica em conjunto com funcionalidade de camada mais elevada seletiva ou adaptativa pelo menos parte do tempo durante seu funcionamento. Ao proporcionar funcionalidade de camada mais elevada, o repetidor proporciona capacidades aperfeiçoadas e soluciona problemas, por exemplo, eliminando retardos no processamento de mensagens de protocolo, tais .como ACKs e semelhantes e fornecendo inteligência adicional. Se mais de um AP, repetidor ou cliente estiver presente em diferentes canais dentro do ambiente WLAN, o repetidor pode ser conectado sem fio ao AP desejado de várias maneiras, como será descrito mais detalhadamente a seguir. 0 grau exato de funcionamento de camada mais elevada pode ser obtido por uma configuração determinada por um processador através de um ajuste, uma análise do ambiente operacional, um comutador de barra deslizante física ou de software ou equivalente.

Para aliviar as dificuldades observadas acima, o repetidor da presente invenção é configurado para assumir a responsabilidade pelas confirmações de pacotes de camada física na direção do remetente, que é tipicamente uma função de camada 2. Entretanto, a retransmissão do pacote pode ser iniciada, mas não é necessário que seja iniciada antes da recepção completa do. pacote de modo a preservar as yantagens da operação de camada física, tal como a velocidade. Os pacotes podem ser também gerados novamente para assegurar um desempenho de rede elevado, e a funcionalidade de camada 2 pode ser incluída para cada nó incluindo o repetidor. A regeneração permite que qualquer degradação de sinal na relação sinal-ruído (SNR) seja removida antes da retransmissão e permite a obtenção de maior sensibilidade do receptor. Deve-se observar que, quando o repetidor é configurado para uma regeneração, um retardo correspondendo ao tempo de demodulação associado a pelo menos um símbolo do pacote deve ser incorrido - tipicamente cerca de 4 με. Uma vez que tal duração ultrapassaria o intervalo de espera de confirmação (ACK) do pacote, o repetidor deve ser configurado para estar "imune" a tempos de espera e deve ser capaz de fornecer ACKs aos remetentes para evitar conflitos de protocolos.

De acordo com determinadas modalidades de repetidor, uma quantidade predeterminada de retardo é fixada pelo repetidor de camada física para permitir tempo suficiente para efetuar a demodulação das informações de endereço no pacote e para decidir se retransmite qualquer pacote específico com base nas informações demoduladas. Um tempò adicional pode ser estabelecido com base em se ou não funções de filtragem ou semelhantes serão permitidas.

Para habilitar uma função de filtragem, uma tabela de filtragem ou roteamento é incluída no repetidor de, camada física. A tabela de roteamento fornece informações ao repetidor referente a como tratar a retransmissão de um pacote de maneira diferente com base em um dos a seguir: o conteúdo das informações de endereçamento de controle de acesso ao meio (MAC); o conteúdo das informações de endereçamento IP ou de outra camada 3; o nível de qualidade de serviço (QoS) indicado nas informações de pacote; e/ou o tipo da carga útil contido no pacote. Com base no conteúdo das diversas partes do pacote recebido, o tratamento correspondente pelo repetidor de camada física pode incluir, por exemplo, a seleção de um canal de freqüência diferente baseada nos critérios acima. Além disso, de acordo com outras modalidades do repetidor de camada física, o pacote pode ser terminado ou impedido de ser repetido, ou o pacote pode ser recebido e demodulado tal que os dados contidos na carga útil possam ser utilizados localmente e não retransmitidos de forma sem fio. Por conseguinte, o repetidor pode ser configurado com a funcionalidade adicionada de um dispositivo cliente sem fio.

No desempenho de funções de camada mais elevada ou quase mais elevada, o repetidor de camada física pode assumir a responsabilidade pela ACK positiva de pacotes de acordo com o protocolo MAC, por exemplo, do 802.11. Se a filtragem de endereços for utilizada, a geração de ACKs seria obrigatória, como seria no caso observado acima, em que a demodulação e a remodulação símbolo-por-símbolo do pacote repetido associado à regeneração é executado. A demodulação de um pacote pode ser efetuada em paralelo com a repetição de camada física de modo a permitir o armazenamento das informações de endereço e das informações de carga, útil no pacote. Se nenhuma ACK for recebida do cliente pretendido, as informações de pacote armazenadas podem ser retransmitidas. No caso da repetição de camada física. pura ser demandada dentro do requisito de tempo associado ao parâmetro de tempo de espera da ACK, amostras dos pacotes não-confirmados podem ser armazenadas e emitidas sem demodulação.

Como observado acima, uma tabela de filtragem ou tabela de roteamento pode ser utilizada para controlar o çoteamento de pacotes durante, por exemplo, a operação da camada 1/camada 2 híbrida. Em algumas modalidades, a manutenção da tabela de roteamento ou tabela de filtragem armazenada pode ser feita com base na transmissão de mensagens entre o repetidor/nó sem fio e outros elementos de rede. Alternativamente, a manutenção das tabelas de roteamento ou filtragem pode ser feita com base na observação dos endereços de pacote dentro da rede em cada lado do repetidor. A observação pode ser feita de várias maneiras, a serem descritas mais detalhadamente a seguir, que incluem a observação contínua em ambos os canais de freqüência de repetição de tráfego de dados da rede em comparação com a lista correspondente de diversas rotas entre os nós. Uma lista de rotas pode ser construída observando-se o endereçamento MAC com transmissões.

Como também observado acima, o repetidor de camada, física deve ser configurado para assumir a responsabilidade pela geração de ACKs se for utilizada a filtragem de endereços. Por exemplo, uma unidade de repetidor em uma rede ligeiramente carregada ou esparsa pode utilizar repetição de camada física pura, enquanto uma unidade em uma rede densa, tal como uma residência com vários moradores, pode precisar filtrar os pacotes para reduzir o congestionamento total na rede devido à "combinação" dos domínios de colisão que ocorre nas operações de repetição de camada física pura.

O repetidor de camada física é capaz de efetuar repetição de camada física pura, capaz de efetuar repetição de camada 2 e, em alguns casos, a repetição de camada 3. O grau de funcionalidade pode ser estabelecido ao longo de uma escala deslizante, de modo que os modos de operação de repetição sejam fixados com base nas condições de rede ou em instruções recebidas de outros nós sem fio. Aspectos de camada mais elevada adicionais podem ser também adicionados, tal como a capacidade de operar como um cliente "associado" além de funcionar como um dispositivo de repetição híbrido. Por exemplo, uma porta de dados pode ser adicionada ao dispositivo de repetição de modo que a unidade de repetidor possa atuar como um nó de rede que repete para outros dispositivos, sendo ao mesmo tempo capaz de receber individualmente pacotes endereçados ao repetidor. Tais pacotes podem incluir dados destinados a um dispositivo de multimídia, dispositivo estéreo, ou outro tipo de dispositivo de dados, tal como, por exemplo, um computador ou similar. Exemplos de tal dispositivo podem incluir um alto-falante sem fio, uma televisão, um estéreo, uma câmera de vigilância de vídeo, um computador com tela sensível ao toque para utilização em uma geladeira ou na cozinha.

De acordo com outras modalidades de repetidor, o repetidor é configurado para gerar ACKs, mas de modo a ser independente das conseqüências do ACK_Timeout. Além disto, o repetidor é configurado para ter uma camada MAC e uma camada PHY mais completa de modo a permitir funcionalidade adicional. De modo mais geral, com uma PHY e uma MAC completa, o repetidor pode atuar como um cliente localmente e também executar uma operação de controle de interface de rede. (NIC) para outros dispositivos. Com tais aspectos, chips de repetidor podem ser embutidos em outros dispositivos, tais como os enumerados acima, além de serem incluídos em repetidores independentes. O repetidor pode também operar com o que aparecer para o resto da rede como um nó MALHA de acordo, por exemplo, com o 802.11(s), mas com capacidade de repetição de nível PHY. Idealmente, o repetidor pode efetuar a demodulação e a regeneração de um pacote com base em símbolo-por-símbolo. Ao imunizar o repetidor para os tempos de espera, os repetidores podem estar em cascata sem preocupação com retardo. Além disto, a capacidade do repetidor de efetuar filtragem de endereços de camada 2 permite que o repetidor viole os dominios de colisão e os combine dinamicamente. Assim, o repetidor pode tratar os pacotes com endereços MAC diferentes de maneira diferente. Os aspectos de repetição de camada 2 podem ser incorporados dinamicamente além ou em lugar dos aspectos de repetição de camada 1 para otimizar o desempenho da rede.

Deve-se observar que, quando o repetidor é configurado para gerar ACKs, o repetidor não deve gerar uma ACK se houver um cliente no mesmo canal do AP que gerará uma ACK, tal como quando o cliente estiver no alcance do canal do AP e estiver na mesma freqüência. A acomodação de tal cenário pode ser problemática no sentido de que, à medida que os clientes se movem com relação ao AP, eles podem mudar de canal à medida que sua proximidade com o AP muda. Portanto, para resolver tal.movimento do cliente, o monitoramento continuo do tráfego pode ser necessário para assegurar que as tabelas estejam sempre atualizadas. No caso do cliente ter movido do canal de repetição para o canal AP, é necessário que o repetidor pare de gerar ACKs.

De modo a rastrear quais canais são alocados, uma tabela de roteamento pode ser continuamente atualizada por inúmeros dispositivos diferentes. As informações incluídas nas atualizações podem ser obtidas, por exemplo, a partir da observação continua do tráfego de dados na rede em ambos os canais de freqüência de repetição e de uma lista correspondente de diversas rotas entre os nós. Os versados na técnica reconhecerão que a observação e a lista de rotas são semelhantes a um algoritmo de árvore estendida utilizado em pontos da camada 2 nas redes cabeadas. Uma lista de rotas na rede pode ser construída observando o endereçamento MAC com transmissões. Por conseguinte, um controlador associado ao repetidor, tal como um processador ou um módulo sob o controle de um processador, ou semelhante, proibiria o repetidor de confirmar o recebimento de pacotes para um nó especifico se o endereçamento fonte de qualquer pacote no canal de freqüência do AP contivesse o endereço MAC do nó. O controlador pode, portanto, atuar como um mecanismo de supressão de tabela eficaz. Inversamente, para os pacotes recebidos no canal de repetição com os campos de MAC de destino ou receptor contendo endereços MAC associados ao canal AP, esses pacotes podem ser filtrados e não repetidos se o repetidor for configurado para filtragem de endereços. Seja como for, quando um pacote é repetido do canal de repetição para o canal AP, as informações de endereçamento de fonte e/ou transmissor devem ser colocadas na tabela e marcadas como estando no canal de repetição. Em uma abordagem mais inclusiva, todos os endereços MAC de fonte no canal .AP e todas as MACs de fonte vistas em uma tabela de destinos do canal de repetição podem ser adicionados a uma tabela global.,O repetidor pode então decidir se vai passar os pacotes e fornecer ACKs ou se vai reter as ACKs com base. no. conteúdo destas tabelas. No caso de serem utilizados múltiplos repetidores com freqüências superpostas, um. diálogo pode ser . estabelecido entre os repetidores de . modo a determinar qual ou quais dos repetidores devem repetir os pacotes.

Outro mecanismo de camada mais elevada que pode ser utilizado para atualizar tabelas de roteamento seria através da transmissão de mensagens de outros nós de rede. Especificamente, os nós podem se identificar entre si através de uma mensagem de atualização de roteamento, como a que pode ser utilizada em uma rede do tipo padrão de MALHA 802.11 (S1). Breve Descrição das Figuras

As figuras anexas, nas quais os mesmos números de referência se referem aos mesmos elementos ou a elementos funcionalmente semelhantes em todas as vistas separadas e que, juntamente com a descrição detalhada seguinte, são incorporadas e fazem parte do relatório, servem para ilustrar também diversas modalidades e explicar diversos princípios e vantagens de acordo com a presente invenção.

Figura 1 - é um diagrama que mostra uma WLAN básica que inclui um repetidor de acordo com diversas modalidades exemplares.

Figura 2A - é um diagrama que mostra um percurso de repetição em um repetidor de camada física full duplex.

Figura 2B - é um fluxograma de pacote que mostra latências comparativas associadas ao repetidor de camada física full duplex mostrado na Figura 2A.

Figura 2C - é um diagrama que mostra um percurso de repetição em um repetidor de armazenagem e encaminhamento de camada 2 half duplex.

Figura 2D - é um fluxograma de pacote que mostra latências comparativas associadas ao repetidor de armazenagem, e encaminhamento de camada 2 half duplex mostrado, na Figura 2C.

Figura 3 - é um diagrama que mostra um fluxo e um processamento de pacotes exemplares associados a uma configuração de repetidor que tem dois pontos de acesso (APs).

Figura 4 - é um diagrama que mostra um fluxo e um processamento de pacotes exemplares associados a uma configuração de repetidor incorporada como um repetidor de camada física pura.

Figura 5 - é um diagrama que mostra um fluxo e um processamento de pacotes exemplares associados a uma configuração de repetidor incorporada como um repetidor de camada física que inclui capacidades de processamento de camada mais elevada.

Figura 6 - é um diagrama de circuitos que mostra vários componentes de hardware associados a uma configuração de repetidor incorporada como um repetidor de camada física que inclui capacidades de processamento de camada mais elevada.

Figura 7 - é um diagrama de circuito que também mostra vários componentes de hardware associados ao processamento de sinais em uma configuração de repetidor incorporada como um repetidor de camada física que inclui capacidades de processamento de camada mais elevada.

Descrição Detalhada da Invenção

Com referência agora à Figura 1, uma rede de área local sem fio WLAN 100 é apresentada. A WLAN 100 pode ser, por exemplo, uma rede residencial configurada em uma residência 110 com uma conexão de banda larga externa 101 de um provedor de serviços de banda larga, tal como uma companhia a cabo, companhia telefônica ou similar. A conexão de banda larga 101 pode ser acoplada a um dispositivo de conversão, como, por exemplo, um MODEM 111, tal como, um modem a cabo, um roteador ou similar, e provê uma conexão de. Ethernet cabeada ou sem fio, por exemplo, para um ponto de acesso sem fio (AP) 112. Em um cenário de repetição típico, um primeiro, link 113 pode ser estabelecido entre o AP 112 e um repetidor de camada física 120 localizado em uma área adequada da residência 110, de modo que a repetição possa ser realizada, como, por exemplo, através de um segundo link 114, para um dispositivo cliente 115, tal como um PC habilitado com uma interface 802.11, como, por exemplo, uma interface WiFi ou similar. Deve ficar entendido que o primeiro link 113 e o segundo link 114 operam em freqüências diferentes, que podem ser estabelecidas de diversas maneiras, como durante a inicialização, durante um procedimento de iniciação ou semelhante. O repetidor 120, em um modo de operação de camada física pura, receberá um pacote no primeiro link 113 e começará imediatamente a repetir o pacote no segundo link 114. Se o repetidor 120 for configurado para regenerar, então o pacote pode começar a ser repetido uma vez recebido pelo menos um símbolo do pacote entrante, como, por exemplo, após um intervalo de símbolo típico de cerca de 4 microssegundos. Em algumas modalidades, um ou mais repetidores adicionais, como, por exemplo, o repetidor 121, pode estar presente com um primeiro link adicional 116 e um segundo link adicional 117 para o cliente 115. Deve ficar entendido, como será descrito a seguir, que, em tais circunstâncias, os repetidores 120 e 121 devem rastrear qual repetidor é atribuído para desempenhar funções de camada mais elevada, tais como gerar ACKs para o cliente 115. É possível, com a utilização de tabelas de roteamento óu tabelas de filtragem, rastrear informações tais como qual repetidor é responsável pela geração de confirmações e pela repetição para quais clientes com base nos endereços de cliente, endereços de AP e semelhantes. Além disso, múltiplos repetidores podem comunicar utilizando protocolos de comunicação inter-repetidor de modo a estabelecerem limites, tais como relações sinal-ruído, indicadores de intensidade de sinal recebida (RSSI) e semelhantes e as condições nas quais um repetidor assumirá a responsabilidade por um cliente específico.

Mesmo ao operar com funções de camada 2 ou camada 3, o repetidor ,pode tipicamente extrair informações de endereçamento sem decodificar os conteúdos de carga útil e, assim, o repetidor de camada física 120 pode ser utilizado em ambientes de rede seguros sem comprometer a criptografia ou semelhante, particularmente ao operar no modo de camada física pura, como será descrito a seguir. Além disso, as informações de endereçamento de controle de acesso ao meio (MAC) não são modificadas dentro do modo de operação de camada física pura que dá suporte aos protocolos de segurança entre o AP 112 e o dispositivo cliente 115, direcionado, por exemplo, para assegurar a autenticidade dos pacotes.

Em uma modalidade alternativa, uma abordagem sem tradução de freqüência pode ser utilizada com um repetidor de camada física/híbrido em conexão com a utilização de cabeamento doméstico, como descrito no pedido de patente norte-americano co-pendente N2 de Série 10/465,817, intitulado "WIRELESS LOCAL AREA NETWORK USING EXISTING WIRING AND WIRELESS REPEATER MODULES", e de acordo com protocolos tais como o 802.16, como descrito, por exemplo, no pedido de. patente norte-americano co-pendente N- de Série. 11/127,320, intitulado "NON-FREQUENCY TRANSLATING REPEATER WITH DETECTION AND MEDIA ACCESS CONTROL".

O presente pedido é também relacionado com o pedido de patente de fase nacional norte-americano N2 de Série 10/529,.037 baseado no pedido internacional PCT/US03/28558, . intitulado "WIRELESS LOCAL AREA NETWORK WITH REPEATER FOR ENHANCING NETWORK COVERAGE". As técnicas de repetição descritas no pedido norte-americano N2 de S.érie 10/529, 037 podem ser aplicadas em uma abordagem sem tradução de freqüência no caso delas, serem orientadas para, por exemplo,, endereçamento MAC. Outras técnicas descritas no pedido norte-americano N2 de Série 10/529,037 podem estar menos relacionadas com uma abordagem sem tradução de freqüência, como, por exemplo, o isolamento de receptor para transmissor e semelhantes. Entretanto, deve-se observar que, tanto na abordagem com tradução de freqüência quanto na abordagem sem tradução de freqüência, os endereços MAC de fonte e destino não são modificados e, assim, são mais adequados à repetição de camada fisica pura.

Para entender o funcionamento do repetidor de camada fisica 200, dois cenários 210 e 220 são mostrados nas Figuras 2A, 2B, 2C e 2D. Em um modo de operação de camada PHY pura, como mostrado no cenário 210, uma configuração 211 é apresentada na Figura 2A, na qual um sinal é recebido em uma primeira freqüência Fl e repetido em uma segunda freqüência F2. O fluxograma 212 da Figura 2B mostra que os pacotes são essencialmente recebidos e transmitidos ao mesmo tempo. Os pacotes são transferidos com menos de 1 microssegundo de retardo uma vez que o repetidor é configurado no modo.de camada fisica pura para repetir "instantaneamente". Embora a recepção e a transmissão simultâneas não sejam um requisito absoluto para um repetidor de camada PHY, estas apresentam vantagens significativas.

Em um exemplo ligeiramente diferente mostrado no cenário 220, a funcionalidade da camada 2 é incluída e um de úm número possível de cenários de pior caso é apresentado. Uma configuração de repetidor de camada não física 221 é apresentada na Figura 2C, que inclui seções de repetidor para transmitir e receber na mesma freqüência F1. No lado de recepção, o processamento de banda base e o processamento MAC são executados e, por exemplo, as informações de endereço são extraídas e armazenadas. Assim, o repetidor armazena pacotes e apenas repete quando não houver tráfego presente na rede. Uma vez que o repetidor recebe e transmite na mesma freqüência, e devido ao retardo aleatório potencial causado pela possível presença de outro tráfego, o retardo será de pelo menos 50% e possivelmente maior. Neste cenário, o repetidor pode demodular as informações de endereçamento MAC de modo que o pacote seja armazenado e retransmitido quando a rede estiver livre. O repetidor pode, além disso, modificar as informações de endereçamento MAC em contraste direto com o cenário 210 descrito acima. Como pode ser visto no fluxograma 222 mostrado na Figura 2D, o repetidor recebe e confirma os pacotes e os retransmite após um retardo de processamento e armazenagem em buffer.

Deve ficar entendido que a necessidade da funcionalidade de camada 2 pode surgir facilmente em um ambiente onde há tráfego de rede significativo ou onde apenas pm canal de radiofreqüência (RF) está disponível e as técnicas de isolamento de recepção/transmissão descritas acima são impraticáveis. Tais cenários podem ser resolvidos, como observado acima, ao prover um AP 331 e um AP 332 no mesmo pacote de repetidor 330, como mostrado no cenário 300 da Figura 3. O repetidor 330, por exemplo, recebe um pacote 1 inteiro 311 do AP 310 no AP 331. O AP 331 emite o pacote como o pacote 1 313 após prover uma ACK 312 ao AP 310 para satisfazer o protocolo para o AP 310. O AP 331 comunica com o AP 332 através de um link 333 para estabelecer protocolos de camada 2 para transmitir o pacote,, possivelmente, filtrar o pacote ou executar outras operações.

O repetidor 330 então processa o pacote 1 311 em 313 e o transmite por meio do AP 332 como um pacote 316 em direção a uma estação de cliente 340. Ao mesmo tempo, o repetidor 330 recebe um pacote 2 314 no AP 331. Após receber o pacote inteiro 2 314 e enviar uma ACK 315 para satisfazer o protocolo para o AP 310, o repetidor 330 pode processar o pacote 2 314 em 317 e qualquer ACK 318 gerada da estação cliente 340. O repetidor transmite então o pacote 2 319 para a estação de cliente 340 e recebe a ACK 320. Deve ficar entendido que o fluxo observado acima pode funcionar inversamente para os pacotes que se originam do cliente 340.

A colocação de dois APs 331 e 332 em uma única caixa proporciona basicamente um novo sistema alternativo em vez de proporcionar um repetidor aperfeiçoado. O repetidor 330 exige desvantajosamente um hardware e um firmware substanciais para proporcionar múltiplos pontos de acesso desguarnecidos. Além disso, com os APs existentes no mercado, a linearidade e a seletividade do(s) canal(ais) impedem que um transmissor em um canal esteja fisicamente próximo a um receptor em outro canal sem impactos de desempenho significativos. Finalmente, de grande importância, complicações de segurança e configuração surgem pelo fato de que, em uma configuração AP dual, uma alteração nas informações de endereço MAC no pacote é necessária, invalidando assim alguns protocolos de segurança, tais como o acesso protegido a WiFi (WPA) ou 802.1.1(i) (WPA2), ou similar.

Em contraste, como mostrado na Figura 4, um cenário de repetidór de camada física pura 400 pode ser utilizado para transmitir pacotes instantaneamente ao mesmo tempo que, com pouco mais que os componentes físicos de repetidor existentes, desempenha funções de camada mais elevada, conforme será descrito a seguir. Um AP 410 pode enviar um pacote 1 411 destinado a um cliente 430. O repetidor 420 configurado como um repetidor de camada fásica pura começará a transmitir o pacote 1 412 para o cliente 430 assim que receber um sinal associado ao pacote 1 411. Em tal cenário, nenhuma ACK é gerada pelo repetidor 420. Em vez disso, depois que o pacote inteiro 1 412 é recebido pelo cliente 4 30, uma ACK 413 é gerada pelo cliente 430, que pode ser imediatamente repetida para o AP 410 pelo repetidor 420. Um pacote 2 414 pode ser enviado de maneira semelhante e transmitido imediatamente pelo repetidor 420 para o cliente 430 como o pacote 2 415. Quando o cliente 430 recebe o pacote inteiro 2 415, este gera uma ACK 416 para o AP 410, que pode ser imediatamente repetida para o AP 410 pelo repetidor 420. Deve ficar entendido que o fluxo acima observado pode funcionar inversamente para pacotes oriundos do cliente 430. Note que o fluxo observado acima pode aplicar à modalidade alternativa associada a um repetidor de camada fisica em uma configuração sem tradução de freqüência.

Deve-se observar que os cenários acima se referem à repetição de camada fisica pura, como no caso dos sinais serem retransmitidos sem demodulação e decodificação e sem modificação de endereços MAC. Um beneficio básico de tal repetição além da velocidade é a capacidade de manter a segurança de rede durante a execução das operações de repetição. Se um pacote for repetido de um receptor de banda base no lado do remetente para um transmissor de banda base no lado de destino, como um repetidor de camada fisica pura, nenhuma informação de camada 2 é decodificada ou modificada. Assim, a velocidade e a segurança são mantidas. À medida que a funcionalidade da camada 2 é aumentada, algum retardo é incorrido por conta do aumento da inteligência e da capacidade de regeneração, o que aperfeiçoa o desempenho da rede como um todo. É ainda possível, nos cenários de camada física + camada 2 esboçados a seguir, preservar a segurança da rede, uma vez que, embora as informações de endereçamento MAC possam ser decodificadas em banda base para regeneração, as informações de endereçamento MAC não são modificadas. Além disto, embora o conteúdo da carga útil possa ser demodulado, este não é decodificado, perturbado ou por outro lado re-encapsulado, o que preserva a integridade da criptografia. Além disso, no caso da segurança do 802.11(i), o pacote inteiro pode ser demodulado e regenerado, mas sem modificações, mantendo a integridade do protocolo. Especificamente, nenhuma das informações de endereçamento MAC é modificada. Assim, o repetidor de camada física com funções de camada mais elevada é adequado para utilização em redes seguras.

Como mostrado na Figura 5, um repetidor de camada física pode ser seletivamente proporcionado de camada 2 e de alguma funcionalidade de camada 3 e, como descrito aqui, pode implementar estas funções sem romper a segurança ou criptografia. Na Figura 5, um AP 510 envia um pacote 1 511 para o cliente 540. Um repetidor de camada física 530 que tenha sido equipado com funções de camada 2 e opcionalmente com um subconjunto de funções de camada 3 é configurado para iniciar o processamento em 512 quando da recepção. O processamento pode incluir demodulação em banda base para extrair informações de preâmbulo e de endereçamento MAC para, fins de regeneração e possivelmente mais. Em um cenário regenerativo, o repetidor 530 pode aguardar pelo menos uma duração de símbolos antes de iniciar a regeneração de, por exemplo, um pacote 1 514, que é gerado para o cliente 540. Uma vez recebido o pacote inteiro 1 511, o repetidor 530 gera uma ACK 513 para o AP 510 de modo a satisfazer os requisitos de protocolo do AP 510. Deve ficar entendido que, se a ACK 513 não for gerada e um retardo significativo for encontrado, um tempo de espera de pacote poderia ocorrer e o controlador de protocolo no AP 510 assumiria que o pacote não foi recebido ou foi recebido incorretamente.

Quando o cliente 540 recebe o pacote inteiro 1 514, uma ACK 515 é gerada para o repetidor 530. Se for determinado que o cliente 540 está no canal de repetidor, a geração cega de uma ACK causará problemas se o cliente 540 estiver também no mesmo canal do AP 510, uma vez que dois dispositivos estarão gerando ACKs. 0 resultado é uma provável colisão, sem ACKs sendo recebidas pelo AP 510. Aqui, um dispositivo é usado para determinar se a ACK deve ser gerada ou não com base no endereço MAC e na direção de repetição. A tabela pode ser preenchida observando o endereçamento MAC de pacotes na rede. Em particular, se o repetidor 530 repete um pacote que gera uma ACK para o remetente, mas jamais recebe uma ACK do destinatário pretendido, mesmo após várias novas tentativas, pode-se determinar que o cliente já não está mais presente no canal repetido. Em tal caso, o repetidor 530 envia uma mensagem de protocolo, tal como um pacote NULO, para o cliente para determinar se o cliente ainda está presente. Se o cliente não estiver, presente, este será deletado da tabela e ACKs não serão mais geradas pelo repetidor em favor desse cliente. A tabela pode ser periodicamente atualizada e verificada dessa maneira.

Um segundo pacote 2 516 é enviado pelo AP 510, e o repetidor 530 começa imediatamente o processamento em 517, conforme.descrito acima em conexão com o processamento 512. O repetidor pode regenerar e enviar o pacote 2 519 imediatamente ao receber pelo menos um primeiro símbolo. Quando o repetidor 530 recebe o pacote inteiro 2 516, uma ACK 518 é gerada para o AP 510. Quando o cliente 540 recebe o pacote inteiro 2 519, uma ACK 520 é gerada para o repetidor 530. Deve ficar entendido que um beneficio básico da operação da camada 2 é a capacidade de extrair e manipular potencialmente o controle associado ao pacote ou filtrar a transmissão do pacote para endereços MAC selecionados. Tal capacidade é útil em um ambiente contencioso no qual múltiplos clientes e possivelmente múltiplos nós AP estão presentes. Além disso, em algumas modalidades, um nó cliente pode ser equipado com um repetidor e, com funcionalidade de camada 2, pode atuar como um controlador de interface de rede (NIC).

Com referência à Figura 6, um circuito repetidor de camada física 600 é apresentado para receber em dois canais de freqüência. Um oscilador local LO 1 601 é utilizado para acionar um conjunto de canais de recepção e transmissão para conversão descendente e conversão ascendente através de um misturador de entrada 610 no lado de recepção e de um misturador de saída 635 no lado de transmissão. Para conversão descendente, o misturador de entrada 610 mistura um sinal recebido de, por exemplo, uma antena e introduz o sinal misturado no amplificador 612, como será entendido. A saída do amplificador 612 passa através de um elemento de filtro passa-faixa 614, cuja saída é transferida para o amplificador 616 a uma freqüência intermediária de, por exemplo, 594 MHz. A saída do amplificador de estágio IF 616 é transferida para o conversor analógico-digital (ADC) 618, que é de preferência um conversor de 14 bits. O outro conjunto de canais de recepção e transmissão é acoplado ao LO 2602, que é utilizado para conversão descendente e conversão ascendente através de um misturador de entrada 611 no lado de recepção e um de misturador de saída 636 no lado de transmissão. Para conversão descendente, o misturador de entrada 611 mistura um sinal recebido de, por exemplo, uma antena e introduz o sinal misturado no amplificador 613. A saída do amplificador 613 passa através de um elemento de filtro passa-faixa 615, cuja saída é transferida para o amplificador 617 a uma freqüência intermediária de, por exemplo, 462 MHz. A saída do amplificador de estágio IF 617 é transferida para o conversor ADC 619, que é também de preferência um conversor de 14 bits. De preferência, nenhum controle de ganho automático (AGC) é efetuado antes da conversão. Deve-se observar que os conversores ADC 618 e 619 são acionados, por exemplo, a uma amostragem de 132 MHz por um relógio gerado do divisor 605, que é acoplado a um LO 3 603. 0 LO 1 601, o LO 2 602 e o LO 3 603 são todos acoplados a uma fonte de referência 604, que gera, por exemplo, uma referência de relógio de 2112 MHz. Dessa maneira, todos os elementos de processamento serão sincronizados com uma referência de relógio comum para um processamento mais preciso.

De modo a executar um processamento digital de banda base adicional dos sinais recebidos, as saídas do ADC 618 e do ADC 619 são acopladas a blocos de processamento de sinais dedicados, tais como um bloco de processamento de sinal A (SPBA) 620 e um bloco de processamento de sinal B (SPBB) 621. O SPBA 620 e o SPBB 621 são acoplados com um barramento de processamento de sinal 622. O SPBA 620 e o SPBB 621. podem ter também saídas digitais que acoplam o sinal de banda, base a um demodulador DEMOD 623, que por sua vez é acoplado a um bloco de controle de acesso ao meio (MAC) 624 e finalmente a um modulador MOD 625, que é acoplado de volta . ao SPBA 620 e ao SPBB 621 para processamento de saída ou outro se necessário. A saída do DEMOD 623 pode ser utilizada para decodificar realmente informações tais como o endereço MAC e semelhantes, após o bloco MAC 624 poder executar processamento MAC para pacotes sob o controle, por exemplo, do processador 627, que pode ser um processador de alto desempenho tal como uma máquina de computador com um conjunto de instruções (RISC) reduzida avançada (ARM) ou um processador do tipo com milhões de instruções por segundo (MIPS) ou semelhante. 0 processador 627, atuando como um controlador, proibiria o repetidor de confirmar o recebimento de pacotes para um nó especifico se o endereçamento de fonte em qualquer pacote no canal de freqüência AP contido no endereço MAC do nó atuasse efetivamente como um mecanismo de supressão de tabela. Os pacotes recebidos no canal de repetição com os campos MAC de destino ou receptor contendo endereços MAC associados ao canal AP, são filtrados e não repetidos se o repetidor for configurado para filtragem de endereço. Quando um pacote é repetido do canal de repetição para o canal AP, as informações de endereço de fonte e/ou transmissor devem ser colocadas na tabela, como, por exemplo, na memória 650, e marcadas como estando no canal de repetição. Alternativamente, todos os endereços MAC de fonte no canal AP e todos os MACs de fonte vistos em uma tabela de destinos do canal de repetição podem ser adicionados a uma tabela global. O repetidor pode então decidir se passa os pacotes e provê ACKs ou se retêm ACKs com base no conteúdo destas tabelas. No caso de serem utilizados múltiplos repetidores com freqüências superpostas, um diálogo pode ser estabelecido entre os repetidores de modo a determinar qual ou quais dos repetidores devem repetir pacotes utilizando, por exemplo, o Sistema Operacional Xtender (XOS) , ou um protocolo de transmissão de mensagens equivalente.

Alternativamente, o bloco MAC 624 combinado com o processador 627 ou a máquina de estados 640 pode atuar como uma linha de retardo de símbolo por símbolo em vez dos blocos 620 e 621. Por conseguinte, cada símbolo é demodulado e as informações são passadas para o modulador sem manipulação dos símbolos retransmitidos apenas uma regeneração destes. Um processamento dessa maneira pode ser estabelecido com base nas condições de rede e proporciona um aumento da sensibilidade ao sinal recebido da parte do receptor, conduzindo a uma qualidade mais elevada do sinal repetido e ao aperfeiçoamento do desempenho e do alcance.

Opcionalmente, uma máquina de estados 640 pode ser utilizada para ajudar a controlar a operação do repetidor gerando um estado de saída ou vetor de estado Si + 1 642 baseado em um estado anterior ou vetor de estado Si 641, como será entendido pelos versados na técnica.

Em paralelo com a repetição de nível de amostras ou com a repetição regenerativa de símbolo por símbolo, o bloco. MAC 624, a máquina de estados 640, e o processador 627 podem observar o endereçamento dos pacotes e executar processador da camada 2 como configurado, incluindo a geração de ACKs. Pela demodulação das informações de banda base, o repetidor de camada física tem agora acesso a informações de endereçamento e, através da operação do processador 627 e da memória . de alta velocidade 650 acompanhante, pode filtrar pacotes, redirecionar pacotes, direcionar pacotes para destinos com base nos parâmetros de qualidade de serviço (QoS) ou semelhantes. Quando o pacote está pronto para ser retransmitido, com a utilização de repetição amostra-por-amostra, ou símbolo-por-símbolo, o S.PBA ,620 e o SPBB 621 transmitem as amostras de dados ao multiplexador 628, que seleciona o SPB apropriado dos SPBA 620 e SPBB 621 para transmitir com base em qual canal o sinal foi detectado e em seguida processado. Se a repetição símbolo-por-símbolo for utilizada, o modulador 625 passará as amostras de dados para o SPBA 620 ou SPBB 621 a ser utilizado como a fonte do pacote retransmitido. A saída do multiplexador 628, que é tipicamente um valor digital de 14 a 16 bits, é acoplada a um conversor digital-analógico (DAC) 629, que transmite um sinal analógico. A saída analógica do DAC 629 é acoplada a um elemento de filtro passa-baixa (LPF) 630 para remover qualquer ruído de quantização, e a saída do elemento LPF 630 é acoplada a uma entrada de modulação a um modulador vetorial (VM) 631, um sinal de freqüência IF digital, por exemplo, 528 MHz para começar a conversão ascendente. A saída do VM 631 é introduzida em um amplificador 632, cuja saída é acoplada a um elemento de filtro passa-faixa (BPF) 633. A saída do elemento BPF 633 é acoplada a um comutador RF 634 e, dependendo do canal no qual as informações serão repetidas, o comutador RF 634 direcionará o sinal para um misturador de saída 635 ou um misturador de saída 636, onde o sinal IF modulado será misturado com um sinal de 3006-3078 MHz do LO 1 601 ou com um sinal de 1960-2022 MHz, cada um com um deslocamento de 5,8 MHz.

Como será entendido pelos versados na técnica, um repetidor de camada física é capaz de receber duas freqüências diferentes simultaneamente, determinar qual canal está portando um sinal associado com, por exemplo, a transmissão de um pacote, tradução do canal de freqüência original para um canal de freqüência alternativo e retransmitir a. versão traduzida em freqüência do sinal recebido no canal alternativo. Detalhes da operação interna básica do repetidor de acordo com várias modalidades podem ser encontrados, por' exemplo, no pedido PCT co-pendente Ns PCT/US03/16298.

O repetidor de camada física pode receber e transmitir pacotes ao mesmo tempo em diferentes canais de freqüência, estendendo assim a cobertura e o desempenho da conexão entre um AP e um cliente, e entre conexões ponto-a- ponto, como, por exemplo, de uma unidade de cliente para outra unidade de cliente e permitindo a união de domínios de colisão de redes ou segmentos de rede. Tal união é vantajosa quando aplicativos sensíveis a retardos estão utilizando o canal, uma vez que ocorrerá pouca ou nenhuma formação de fila de pacotes no repetidor que resulte em um desempenho mais elevado. Quando várias unidades estiverem isoladas uma das outras, o repetidor também atua como uma ponte sem fio, permitindo que dois diferentes grupos de unidades comuniquem no caso de uma propagação e uma cobertura RF ótimas ou, em muitos casos, qualquer propagação e cobertura RF não tiverem sido possíveis anteriormente.

De modo a facilitar a operação do repetidor de camada física e, em alguns casos, substituir determinados componentes dispendiosos, tais como filtros de onda acústica de .superfície (SAW), uma série de blocos de processamento de sinal digital pode ser utilizada para desempenhar uma série de funções. Como mostrado na Figura 7, um cenário de repetidor de camada física 700 é apresentado,, no qual vários componentes de filtro digital são conectados de modo a desempenharem funções de filtragem. Os dados ..digitais 701 recebidos de, por exemplo, um ADC, podem ser introduzidos em uma interface digital 703 de acordo com um relógio de dados 702 a uma taxa de sincronização de 132 MHz. Partes do sinal digital podem ser introduzidas em um filtro digital auxiliar 704, cuja saída pode. ser utilizada, inter alia, para detecção de potência em um detector e comparador de potência 705. Os níveis de sinal podem estabelecidos com os níveis de limite THRESH_C 706, que correspondem a um limite de correlação e THRESH_P 707, que correspondem a um limite de potência. A saída do detector e comparador de potência 705 é um sinal de detecção de limite DETECT_.P 708 e um sinal detector de largura de canal de 20/40 MHz 709, que fornece uma indicação inicial da largura de banda do pacote com base em uma determinação de pacote grosseira. Um detector correlator e comparador 720, que também recebe o sinal de saida filtrado do filtro digital auxiliar 704, pode ser utilizado para determinar a presença de multiplexação por divisão de freqüência ortogonal (OFDM) e a presença de um código ou sinal de advertência que indica a utilização de modulação de espalhamento espectral de seqüência direta (DS). Por conseguinte, a entrada de THRESH_C 706 correspondente a um limite de correlação pode ser introduzida no detector correlator e comparador 720, que transmite um sinal de OFDM DETECT 722, que indica um alto nivel de correlação com a OFDM, um sinal BARKER_C DETECT 723, que indica um alto nivel de correlação com um código de advertência na presente transmissão, e uma estimativa de fase 721. Um sinal detector de largura de canal mais preciso de 20/40 MHz pode ser emitido, e a saida do filtro digital 704 pode ser encaminhada em 725 para um demodulador 802.11.

O sinal digital 701 pode ser também encaminhado para uma canalização de retardo digital 710, onde este pode ser retardado até que um determinado processamento tenha sido executado, como será entendido. Um filtro digital de 20 MHz 712 pode ser utilizado para processar um sinal transmitido em um canal de 20 MHz, ou um filtro digital de 40 MHz. 713 pode ser utilizado para processar um sinal transmitido em um canal de 40 MHZ. Um filtro digital adicional 714 pode ser utilizado para realizar filtragem adicional. Os filtros digitais podem ser acoplados entre si e a blocos de processamento de sinal adicionais, tais como os blocos de processamento de sinais A 620 e B 621 mostrados na Figura 6, através de um barramento de bloco de processamento inter-sinal (ISPB) 711, que é também mostrado na Figura 6 como o barramento 622. Para repetição, a saida de um ou mais dos filtros digitais apropriados pode ser introduzida na unidade de multiplexador e controle de ganho automático (AGC) 715, onde entradas de controle para 40 MHz 718 e 20 MHZ 719 podem ser utilizadas para selecionar qual das saldas de filtro será transmitida. A saida de um modulador pode ser também acoplada ao multiplexador e unidade AGC 715 para transmitir informações demoduladas do sinal, se apropriado. A parte AGC do multiplexador e da unidade AGC 715 pode ser utilizada para estabelecer os limites zero e os limites de ganho para quantização reversa antes da conversão digital-analógico. A saida do multiplexador e da unidade AGC 715 é introduzida em um conversor e interpolador de freqüência 716 para conversão ascendente e transmitida em 730 para a seção do transmissor de RF (não mostrada).

Embora várias modalidades sejam aqui mostradas para o repetidor de camada física com funções seletivas de camada 2 e mais elevadas, o número de modalidades é para fins, ilustrativos e pode não ser exaustivo. Deve ficar entendido que modificações e alterações nos componentes específicos e nas inter-conexões destes, podem ser feitas pelos versados na técnica sem se afastar do escopo pretendido da presente invenção definido pelas reivindicações apensas.

Claims (40)

1. Repetidor de camada física para conduzir uma operação de repetição de camada física em um ambiente associado a uma rede sem fio, a operação de repetição de camada física incluindo receber um sinal associado a um pacote e transmitir o pacote sem modificação de um ou mais de um endereço de fonte e um endereço de destino contidos no pacote, o repetidor de camada física compreendendo: - uma seção de banda base digital incluindo pelo menos primeiro e segundo processadores de sinal e um demodulador; e - um processador acoplado e capaz de controlar a seção de banda base, o processador configurado para: - conduzir seletivamente uma função de camada mais elevada durante operação em adição à operação de repetição de camada física, a função de camada mais elevada incluindo: processar primeira informação dentre pelo menos uma parte demodulada do pacote; e - determinar uma maneira pela qual o pacote é controlado durante a operação de repetição com base na primeira informação.

2. Repetidor de camada física de acordo com a reivindicação 1, em ,que a operação de repetição de camada física inclui ,uma operação de repetição de camada física de tradução de freqüência.

3. Repetidor de camada física de acordo com a reivindicação 1, em que o processador, conduzindo seletivamente a função de camada mais elevada, é também configurado para assumir responsabilidade por uma confirmação (ACK) do pacote.

4. Repetidor de camada física de acordo com a reivindicação 3, em que o processador, assumindo responsabilidade para a ACK do pacote, é também configurado para fornecer a ACK de acordo com um protocolo de controle de acesso ao meio (MAC) incluindo um protocolo MAC 802.11.

5. Repetidor de camada física de acordo com a reivindicação 1, em que o processador é também configurado para começar retransmissão de pacote antes de completar recepção do pacote.

6. Repetidor de camada física de acordo com a reivindicação 1, em que o processador, determinando a maneira pela qual o pacote é controlado durante a operação de repetição, é também configurado para regenerar pelo menos uma parte do pacote.

7. Repetidor de camada física de acordo com a reivindicação 1, em que: - a seção de banda base digital também inclui uma linha de. retardo digital; e - a linha de retardo digital é ajustada com uma quantidade predeterminada de retardo de modo a permitir tempo suficiente para efetuar demodulação de um dentre o endereço de fonte e o endereço de destino associados ao pacote.

8. Repetidor de camada física de acordo com a reivindicação 7, em que o processador é também configurado para decidir se retransmite o pacote com base no endereço demodulado dentre o endereço de fonte e o endereço de destino.

9. Repetidor de camada física de acordo com a reivindicação 7, em que a linha de retardo digital é ajustada com retardo adicional para permitir tempo suficiente para efetuar uma função de filtragem.

10. Repetidor de camada física de acordo com a reivindicação 1, em que também compreende uma memória acoplada ao processador e à seção de banda base digital, em que o processador é também configurado para construir e manter uma tabela incluindo uma ou mais dentre uma tabela de roteamento e uma tabela de filtragem na memória, a tabela fornecendo segunda informação de modo que o processador possa determinar um procedimento de retransmissão associado ao pacote com base na segunda informação.

11. Repetidor de camada física de acordo com a reivindicação 10, em que a segunda informação inclui um ou mais de: um endereço de controle de acesso ao meio (MAC), um endereço de protocolo Internet (IP), um endereço de camada 3, um parâmetro de nível de qualidade de serviço (QoS), um tipo de carga útil associado à carga útil contida no pacote.

12. Repetidor de camada física de acordo com a reivindicação 11, em que o procedimento de retransmissão com base na segunda informação inclui um ou mais de: uma seleção de um dentre um primeiro e um segundo canais de freqüência; uma terminação do pacote; uma terminação do pacote e uma utilização de dados contidos em uma carga útil contida no pacote.

13. Repetidor de camada física de acordo com a reivindicação 10, em que o procedimento de retransmissão com base na segunda informação inclui um ou mais de: uma seleção de um dentre um primeiro e um segundo canais de freqüência; uma terminação do pacote; uma terminação do pacote e utilização de dados contidos na carga útil contida no pacote.

14. Repetidor de camada física de acordo com a reivindicação 10, em que se uma tabela de filtragem for incluída, uma ACK não é gerada para o pacote se o pacote for filtrado.

15. Repetidor de camada física de acordo com a reivindicação 1, em que também compreende uma memória acoplada ao processador e à seção de banda base digital, em que o processador é configurado para demodular o pacote enquanto efetua uma operação de retransmissão de camada física no pacote para permitir que pelo menos um endereço e uma carga útil do pacote sejam armazenados na memória.

16. Repetidor de camada física de acordo com a reivindicação 15, em que o processador é também configurado de modo que se o destinatário pretendido do pacote falha em fornecer uma confirmação (ACK) do pacote, o endereço armazenado e a carga útil armazenada são retransmitidos.

17. Repetidor de camada física de acordo com a reivindicação 1, em que também compreende uma memória acoplada ao processador e a seção de banda base digital, em que o processador é configurado para amostrar o pacote sem demodulação enquanto efetua uma operação de retransmissão de camada física no pacote para armazenar o pacote amostrado na memória.

18. Repetidor de camada física de acordo com a reivindicação 17, em que o processador é também configurado para: - construir e manter uma tabela na memória, a tabela incluindo uma ou mais dentre uma tabela de roteamento e uma tabela de filtragem; e - ,armazenar e encaminhar o pacote amostrado com base.na tabela.

19. Repetidor de camada física de acordo com a reivindicação 1, em que também compreende uma memória, em que o processador é também configurado para construir e manter uma tabela na memória, a tabela incluindo uma ou mais dentre uma tabela de roteamento e uma tabela de filtragem, o processador configurado para manter a tabela com base em uma troca de mensagens entre o repetidor de camada física e um ou mais outros elementos de rede.

20. Repetidor de camada física de acordo com a reivindicação 1, em que também compreende uma memória, em que o processador é também configurado para construir e manter uma tabela de filtragem, o processador configurado para violar e unir seletivamente domínios de colisão com base na tabela de filtragem.

21. Repetidor de camada física de acordo com a reivindicação 1, em que a função de camada mais elevada inclui uma ou mais dentre uma função de camada 2 e uma função de camada 3.

22. Repetidor de camada física de acordo com a reivindicação 1, em que a função de camada mais elevada inclui uma quantidade variável de função de camada mais elevada entre uma função de camada 2 e uma função de camada 3, a quantidade variável determinada com base nas condições associadas à rede sem fio.

23. Repetidor de camada física de acordo com a reivindicação 1, em que a função de camada mais elevada inclui uma quantidade variável de função de camada mais elevada entre uma função de camada 2 e uma função de camada 3, a quantidade variável determinada com base nas instruções recebidas a partir de outro nó na rede sem fio.

24. Repetidor de camada física de acordo com a reivindicação 1, em que a função de camada mais elevada inclui operar o repetidor de camada física como um cliente na rede sem fio além de efetuar a operação de repetição de camada física.

25. Repetidor de camada física de acordo com a reivindicação 1, em que também compreende uma porta de dados acoplada ao processador e à seção de banda base digital, em que a função de camada mais elevada inclui operar o repetidor de camada física como um dispositivo cliente na rede sem fio, o dispositivo cliente incluindo um ou mais dentre um dispositivo de áudio, um dispositivo de vídeo, vim dispositivo de comunicação de dados, um dispositivo de multimídia, além de efetuar a operação de repetição de camada física.

26. Repetidor de camada física de acordo com a reivindicação 1, em que o processador, conduzindo seletivamente a função de camada mais elevada durante operação é também configurado para ser independente de um parâmetro de tempo de espera.

27. Repetidor de camada física de acordo com a reivindicação 1, em que o processador é também configurado para operar de modo a apresentar à rede sem fio a aparência de operação de acordo com um protocolo incluindo um protocolo de MALHA 802. 11 (s) além da operação de repetição de camada física.

28. Repetidor de camada física de acordo com a reivindicação 1, em que também compreende uma memória acoplada ao processador e à seção de., banda base digital, em que o processador é também configurado para construir e manter uma tabela de roteamento, a tabela de roteamento construída e mantida observando-se endereçamento MAC associado a transmissões na rede sem fio.

29. Repetidor de camada física de acordo com a reivindicação 1, em que também compreende uma memória acoplada ao processador e à seção de banda base digital, em que o processador é também configurado para construir e manter uma tabela de roteamento, a tabela de roteamento construída através do processamento das mensagens recebidas a partir de outros nós na rede sem fio.

30. Repetidor de camada física de acordo com a reivindicação 1, em que também compreende uma unidade de interface acoplada ao processador e acoplada ao cabeamento em uma estrutura, em que o processador é também configurado para construir e manter uma tabela de roteamento, a tabela de roteamento construída através do processamento de mensagens recebidas a partir de outros nós na rede sem fio.

31. Repetidor de camada física de acordo com a reivindicarão 30, em que as mensagens recebidas a partir de outros nós na rede sem fio incluem mensagens de atualização de roteamento de acordo com um protocolo de MALHA -802.11(s).

32. Repetidor de camada física de acordo com a reivindicação 1, em que o processador conduzindo seletivamente uma função de camada mais elevada durante operação é também configurado para conduzir um número variável de funções de camada mais elevada com base em uma condição da rede.

33. Repetidor de camada física para conduzir uma operação de repetição de camada física em um ambiente associado a .uma rede sem fio, a operação de repetição de camada física incluindo receber um sinal associado a um pacote e. transmitir o sinal associado ao pacote sem modificação de um ou mais dentre um endereço de fonte e um endereço de destino contidos no pacote, o repetidor de camada física compreendendo: - uma seção de banda base digital incluindo pelo menos, primeiro e segundo processadores de sinal, e um demodulador; e - um processador acoplado e capaz de controlar a seção de banda base, o processador configurado para: - processar o sinal associado ao pacote com base em símbolo-por-símbolo para formar um símbolo processado; e - regenerar o símbolo processado associado ao pacote após pelo menos um intervalo de símbolo para formar um símbolo regenerado.

34. Repetidor de camada física de acordo com a reivindicação 33, em que o processador é também configurado para retransmitir o símbolo regenerado após um intervalo de retardo predeterminado incluindo um período não excedendo uma duração de tempo do pacote.

35. Repetidor de camada física de acordo com a reivindicação 33, em que também compreende uma memória acoplada ao processador e à seção de banda base digital, em que a seção de banda base digital inclui um bloco de controle de acesso ao meio (MAC) , e em que o processador é também configurado para: armazenar uma pluralidade dos símbolos processados associados com o pacote na memória; e - regenerar e retransmitir a pluralidade de símbolos processados após um intervalo de retardo predeterminado, em que o período de retardo predeterminado é gerado no bloco MAC e inclui um período de tempo de espera de confirmação.

36. Repetidor de camada física de acordo com a reivindicação 33, em que o processador é também configurado para . conduzir seletivamente uma função de camada mais elevada durante operação além da operação de repetição de camada física, a função de camada mais elevada incluindo: processar uma pluralidade dos sinais processados associados à primeira informação a partir de pelo menos uma parte do pacote; e determinar a maneira pela qual o pacote é controlado durante a operação de repetição com base na primeira informação.

37. Repetidor de camada física para conduzir uma operação de repetição de camada física em um ambiente associado a uma rede sem fio, a operação dê repetição de camada física incluindo receber um sinal associado a um pacote e transmitir o sinal associado ao pacote sem modificação de um ou mais de um endereço de fonte e um endereço de destino contidos no paçote, o repetidor de camada física compreendendo: - uma seção de banda base digital incluindo pelo menos primeiro e segundo processadores de sinal e um demodulador; e - um processador acoplado e capaz de controlar a seção de banda base, o processador configurado para: - processar o sinal associado ao pacote com base em amostra-por-amostra para gerar uma amostra de sinal; e - transmitir a amostra de sinal.

38. Repetidor de camada física de acordo com a reivindicação 37, em que também compreende uma memória acoplada ao processador e à seção de banda base digital, em que o processador é também configurado para: - armazenar, uma pluralidade das amostras de sinal associadas aó pacote na memória; e - retransmitir a pluralidade das amostras de sinal após um intervalo de retardo predeterminado.

39. Sistema para conduzir operações de repetidor em um ambiente de rede sem fio incluindo um cliente de rede, o sistema compreendendo: - um primeiro repetidor de camada física para conduzir uma primeira operação de repetição de camada física no ambiente de rede sem fio, a primeira operação de repetição de camada física incluindo receber um sinal associado a um pacote em um primeiro canal de freqüência e transmitir o sinal associado ao pacote em um segundo canal de freqüência sem modificação de um ou mais de um endereço de fonte e um endereço de destino contidos no pacote, o primeiro repetidor de camada física capaz de efetuar operações de camada mais elevada em conexão com a primeira operação de repetição de camada física; e - um segundo repetidor de camada física para conduzir uma segunda operação de camada física no ambiente de rede sem fio, a segunda operação de repetição de camada física incluindo receber o sinal associado ao pacote no primeiro canal de freqüência e transmitir o sinal associado ao pacote no segundo canal de freqüência sem modificação de um ou mais dentre um endereço de fonte e um endereço de destino contidos no pacote, o segundo repetidor de camada física capaz de efetuar operações de camada mais elevada em conexão com a segunda operação de repetição de camada física, em que o primeiro repetidor de camada física e o segundo repetidor de camada física são configurados para comunicar utilizando um protocolo inter-repetidor para estabelecer um ou mais parâmetros para decidir qual dentre o primeiro repetidor de camada física e o segundo repetidor de camada física conduzirá a recepção do sinal associado ao pacote no primeiro canal de freqüência e a transmissão do sinal associado ao pacote no segundo canal de freqüência.

40. Sistema de acordo com a reivindicação 39, em que o primeiro repetidor de camada física e o segundo repetidor de camada física incluem uma memória, e em que um ou mais dentre o primeiro repetidor de camada física e o segundo repetidor de camada física são configurados para construir e manter uma tabela na memória, a tabela incluindo uma ou mais dentre uma tabela de roteamento e uma tabela de filtragem, a tabela fornecendo informações de modo que um ou mais dentre o primeiro repetidor de camada física e o segundo repetidor de camada física possam determinar um procedimento associado às operações de camada mais elevada com base na informação