ES2219019T3 - Terminal y procedimiento para transportar paquetes de datos a traves de tramas de radio. - Google Patents

Terminal y procedimiento para transportar paquetes de datos a traves de tramas de radio.

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ES2219019T3 ES99923238T ES99923238T ES2219019T3 ES 2219019 T3 ES2219019 T3 ES 2219019T3 ES 99923238 T ES99923238 T ES 99923238T ES 99923238 T ES99923238 T ES 99923238T ES 2219019 T3 ES2219019 T3 ES 2219019T3
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Abstract

Terminal para transportar paquetes de datos a través de tramas de radio, comprendiendo el terminal: un receptor (212) de paquetes de datos para recibir paquetes de datos para la comunicación a través de un enlace inalámbrico en el que cada paquete de datos puede ser de diferente longitud; un aparato (228) para dar formato a los paquetes de datos acoplado al receptor (212) de paquetes de datos, estando previsto el aparato para dar formato a los paquetes de datos para dar formato dinámicamente a los paquetes de datos de acuerdo con tramas (350) de radio, en el que cada trama de radio tiene la misma longitud y una longitud de un paquete de datos específico es menor, igual o mayor que la longitud del trama de radio, y en el que cada trama de radio incluye un campo de datos que tiene una longitud predeterminada para recibir los paquetes de datos, los paquetes de datos se reciben por el receptor de paquetes de datos de forma separada por una separación entre los paquetes, y un código representativo de la separación entre los paquetes se almacena en el campo de datos entre los paquetes de datos; y un transceptor (246) inalámbrico acoplado al aparato (228) para dar formato a los paquetes, estando previsto el transceptor inalámbrico para la comunicación de las tramas de radio a través del enlace inalámbrico.

Description

Terminal y procedimiento para transportar paquetes de datos a través de tramas de radio.
Campo de la invención
La invención se refiere a un terminal para una red inalámbrica para un área metropolitana. Más particularmente, la invención se refiere a un terminal para transportar paquetes de datos Ethernet a través de tramas de radio en una red inalámbrica de área metropolitana.
Antecedentes de la invención
Los ordenadores empleados en los entornos de oficinas con módem están acoplados normalmente a una red de área local (LAN). La red LAN permite a los usuarios de los ordenadores compartir recursos comunes, tales como una impresora común incluida en la red, y permite a los usuarios compartir archivos de información, tales como incluyendo uno o varios servidores de archivos en la red. Además, los usuarios normalmente pueden intercambiarse información entre sí a través de mensajería electrónica. Un tipo de red LAN utilizado comúnmente es Ethernet. Actualmente, una variedad de productos que soportan Ethernet está disponible comercialmente desde una variedad de fuentes. También se utilizan otros tipos de redes LAN, tales como el anillo con paso de testigo (token ring), la red de distribución de datos por fibra óptica (FDDI) o el modo de transferencia asíncrono (MTA).
Las redes LAN están conectadas a menudo a una red de área extensa (WAN) a través de un módem telefónico. De esta manera, la información se comunica a través de la red WAN por medio de un enlace de comunicación dotado de un proveedor de servicios telefónicos. Estos enlaces telefónicos, sin embargo, están diseñados normalmente para tener un ancho de banda que es suficiente para la comunicación de voz. Como tal, la velocidad a la que puede comunicarse información a través de estos enlaces telefónicos es limitada. Sin embargo, conforme los ordenadores y las aplicaciones informáticas se van volviendo más sofisticados, tienden a generar y procesar grandes cantidades cada vez más grandes de datos a comunicar. Por ejemplo, la comunicación de gráficos informáticos requiere normalmente una gran cantidad de ancho de banda en relación con la comunicación de voz. De esta manera, el enlace telefónico puede convertirse en un cuello de botella de la comunicación de datos.
Las organizaciones de negocios y sus afiliados normalmente se extienden por varios emplazamientos en una área metropolitana o geográfica. Por ejemplo, una organización de negocios puede tener una oficina central, una o varias sucursales y otras instalaciones varias. Para este tipo de organizaciones de negocios, las redes LAN situadas en los varios emplazamientos necesitarán generalmente comunicarse información entre sí. Se conocen los enlaces inalámbricos de comunicación para conectar redes de área local. Por ejemplo, la patente US nº 4.876.742, titulada "Apparatus and Method for Providing a Wireless Link Between Two Area Network Systems", y la patente US nº 5.436.902, titulada "Ethernet Extender", describen cada una un enlace inalámbrico de comunicación para conectar redes LAN.
La disponibilidad es una medida del número medio de errores que se producen en los datos transmitidos digitalmente. Para las comunicaciones por radio se requiere normalmente una disponibilidad del 99,99 por ciento. Para una disponibilidad del 99,99 por ciento, la tasa media de errores para datos transmitidos digitalmente debe mantenerse por debajo de 1 x 10^{-6} errores por bit el 99,99 por ciento del tiempo. Sin embargo, la integridad de un enlace inalámbrico de comunicación depende en gran medida de las condiciones ambientales transitorias, tales como las precipitaciones. La precipitación ambiental ocasiona una severa atenuación de la señal transmitida. Por ejemplo, para mantener una disponibilidad del 99,99 en presencia de precipitación ambiental, la señal debe transmitirse a un nivel que es 24 dB/Km más alto que en ausencia de ésta. Por tanto, para garantizar una tasa de errores en los datos aceptable bajo cualquier condición que pueda esperarse, los datos normalmente se transfieren por un enlace inalámbrico de comunicación a una potencia relativamente alta y a una velocidad de transmisión relativamente baja. Sin embargo, la cantidad de datos que se requiere que se transmitan por el enlace inalámbrico puede variar en gran medida a lo largo del tiempo y puede variar independientemente de las condiciones ambientales. Además, los enlaces inalámbricos, especialmente aquellos que funcionan a grandes niveles de potencia, pueden ocasionar interferencias con otros enlaces inalámbricos que operan en la misma zona geográfica. De esta manera, el enlace inalámbrico puede convertirse en un cuello de botella de la comunicación de datos.
Por tanto, se necesita una técnica para comunicar datos de forma eficaz y rentable por un enlace inalámbrico entre redes de área local Ethernet.
Los sistemas de transmisión inalámbrica conocidos para redes LAN adolecen de una desventaja en cuanto a que requieren la conversión del protocolo LAN a un protocolo intermedio antes de la transmisión inalámbrica. Los sistemas conocidos de este tipo llevan a cabo la conversión a un protocolo de telefonía o a un protocolo del modo de transferencia asíncrono (MTA).
Por tanto, lo que se requiere es una técnica para comunicar datos por un enlace inalámbrico entre redes de área local que no se vea afectado por estos inconvenientes.
El resumen de patente de la publicación japonesa nº 07336367 describe un sistema de comunicación por radio dirigido a obtener una alta eficacia de transmisión y a mantener una alta capacidad de corrección de errores proporcionando una función que realice una codificación de corrección de errores para datos recibidos.
El documento US-A-5436902 describe un sistema puente de telecomunicaciones que utiliza arbitraje sincronizado en una parte de una trama de un sistema de frecuencia de radio y es transparente a los protocolos de capas de Ethernet y a los paquetes de tipo Ethernet para incrementar la utilización del ancho de banda.
Goldberg L: '100BASE-T4 TRANSCEIVER SIMPLIFIES ADAPTER, REPEATER, AND SWITCH DESIGNS' ELECTRONIC DESIGN, vol. 43, núm. 6, 20 de marzo de 1995 (20-03-1995), pp. 155-156, 158, 160 XP000509380 ISSN: 0013-4872, describe un transceptor 100Base - T4 que simplifica los diseños del adaptador, del repetidor y del conmutador.
Sumario de la invención
Según la presente invención, en un primer aspecto se proporciona un terminal para transportar paquetes de datos a través de tramas de radio, comprendiendo el terminal:
un receptor de paquetes de datos para recibir paquetes de datos para la comunicación por un enlace inalámbrico en el que cada paquete de datos puede ser de diferente longitud;
un aparato para dar formato a los paquetes de datos acoplado al receptor de paquetes de datos, estando previsto para dar formato a los de paquetes de datos para formatear dinámicamente los paquetes de datos de acuerdo con tramas de radio en las que cada trama de radio tiene una misma longitud, y una longitud de un paquete de datos específico es menor, igual o mayor que la longitud de la trama de radio, y en las que cada trama de radio incluye un campo de datos que tiene una longitud predeterminada para recibir los paquetes de datos, los paquetes de datos son recibidos por el receptor de paquetes de datos separados por una separación entre paquetes, y un código representativo de la separación entre paquetes se almacena en el campo de datos entre los paquetes de datos; y
un transceptor inalámbrico acoplado al aparato para dar formato a los paquetes, estando el transceptor inalámbrico para comunicar las tramas de radio por el enlace inalámbrico.
Según la presente invención, en un segundo aspecto se proporciona un procedimiento para transportar paquetes de datos a través de tramas de radio en el que el procedimiento comprende las etapas siguientes:
(a)
recibir paquetes de datos en los que no todos los paquetes de datos tienen una misma longitud, y recibir una separación entre paquetes entre cada dos paquetes contiguos;
(b)
dar formato a los paquetes de datos según las tramas de radio en las que las tramas de radio tienen cada una misma longitud, y una longitud de un paquete de datos específico es menor, igual o mayor que la longitud de la trama de radio, cada trama de radio incluye un campo de datos que tiene una longitud predeterminada, y en el que la conformación comprende colocar uno tras otro los paquetes de datos en el campo de datos e insertar un código representativo de una separación entre paquetes entre dos paquetes contiguos; y
(c)
comunicar las tramas de radio por el enlace inalámbrico.
Las realizaciones preferidas del terminal y del procedimiento anteriormente mencionados se definen en las reivindicaciones dependientes adjuntas 2 a 12 y 14 a 32, respectivamente.
La presente invención proporciona una mejora porque no se requiere la conversión del protocolo LAN a un protocolo intermedio antes de la transmisión inalámbrica. En lugar de ello, la presente invención transfiere paquetes de datos por un enlace inalámbrico de una manera altamente eficaz. De esta manera, según la presente invención, no se requiere conversión para convertir el protocolo LAN en un protocolo de comunicación de telefonía, tal como PDH (por ejemplo, ED1, ED3, E1 y E3) o SDH (por ejemplo, OC-1, OC-3), o en un protocolo de modo de transferencia asíncrono (MTA) antes de la comunicación por un enlace inalámbrico.
Breve descripción de los dibujos
La figura 1 ilustra un diagrama de bloques esquemático de un par de terminales inalámbricos que se comunican entre sí a través de un enlace inalámbrico de comunicación según la presente invención.
Las figuras 2A-F ilustran topologías de red de área metropolitana (MAN) representativas según la presente invención.
La figura 3 ilustra un diagrama de bloques esquemático de un terminal 100 inalámbrico individual según la presente invención.
La figura 4 ilustra un diagrama de bloques esquemático de la unidad CAM de procesamiento digital de señales y del configurador de tramas de radio incluidos en el CODEC ilustrado en la figura 2.
La figura 5 ilustra una estructura de trama para los paquetes de datos Ethernet 100BASE-T según la presente invención.
La figura 6 ilustra una trama de radio según la presente invención.
La figura 7 ilustra una supertrama de radio según la presente invención.
La figura 8 ilustra un diagrama de bloques esquemático de un cifrador de símbolos según la presente invención.
La figura 9 ilustra un diagrama de bloques esquemático de un codificador diferencial y unas ecuaciones características según la presente invención.
La figura 10 ilustra un diagrama de bloques esquemático de un decodificador diferencial y unas ecuaciones características según la presente invención.
La figura 11 ilustra una constelación de asignación para un asignador de constelaciones según la presente invención.
La figura 12 ilustra un diagrama de bloques esquemático de una porción de sincronización de Ethernet a trama de radio de la lógica de control de velocidad de transmisión según la presente invención.
La figura 13 ilustra un diagrama de bloques esquemático de una porción de sincronización de trama de radio a Ethernet de la lógica de control de velocidad de transferencia según la presente invención.
La figura 14 ilustra un diagrama de bloques esquemático de un módulo de microondas y de una antena de microondas según la presente invención.
La figura 15 ilustra una vista en perspectiva de la antena de microondas y de un alojamiento para la unidad exterior según la presente invención.
La figura 16 ilustra un diagrama de bloques esquemático de una realización alternativa de la unidad CAM de procesamiento digital de señales y del configurador de tramas de radio según la presente invención.
La figura 17 ilustra una estructura de trama para paquetes de datos Ethernet 100BASE-T reformados, formados por la CAM y el configurador de tramas de radio de la figura 14.
La figura 18 ilustra un diagrama de bloques esquemático de un bloque de contramedidas adaptables según la presente invención.
La figura 19 ilustra un gráfico de nivel de señales recibidas frente al tiempo como resultado del desvanecimiento por lluvia.
La figura 20 ilustra un diagrama de flujo para implementar contramedidas según la presente invención.
La figura 21 ilustra una red de área metropolitana de punto a multipunto divida en sectores que tienen radios internos y externos según la presente invención.
La figura 22 ilustra un enlace inalámbrico entre dos terminales en el que un terminal no autorizado está intentando realizar una escucha de la comunicación entre dos terminales.
La figura 23 ilustra una realización según la presente invención que tiene múltiples unidades CAM de procesamiento digital multiplexadas a un configurador de tramas de radio individual.
Descripción detallada de la realización preferida
La figura 1 ilustra un diagrama de bloques esquemático de un par de terminales 100, 100' inalámbricos que se comunican entre sí a través de un enlace 102 inalámbrico bidireccional de comunicación según la presente invención. Aunque se ilustra un único enlace 102 inalámbrico de comunicación, resultará evidente que una red de enlaces inalámbricos de comunicación puede interconectar una pluralidad de terminales inalámbricos, formando así una red inalámbrica de área metropolitana (MAN) según la presente invención. Las figuras 2A-F ilustran topologías MAN representativas que interconectan unos nodos A-E inalámbricos con enlaces inalámbricos según la presente invención. Cada uno de los nodos A-E puede incluir un terminal inalámbrico idéntico al terminal 100 ó 100' ilustrado en la figura 1 para terminar cada enlace inalámbrico. Resultará evidente que pueden implementarse otras topologías MAN y que pueden acoplarse uno o más de los nodos A-E a uno o más tipos diferentes de redes.
Debido a la disponibilidad de porciones del espectro de radio en la banda de frecuencia de 38 GHz, el enlace 102 inalámbrico ilustrado en la figura 1 funciona preferiblemente dentro de esta banda de frecuencias, aunque puede seleccionarse otra banda de frecuencias. Se asignan diferentes canales dentro de la banda seleccionada a enlaces inalámbricos cercanos para reducir las interferencias entre ellos. Los canales están preferiblemente escalonados en intervalos de 25-50 MHz. Dado que la banda de frecuencias de radio de 38 GHz es susceptible al desvanecimiento por lluvia, la manera y el trayecto de las transmisiones a través del enlace 102 inalámbrico se modifican adaptablemente para mantener una calidad de transmisión predefinida en la red de acuerdo con las enseñanzas de la solicitud maestra, número de serie 08/950.028, presentada el 14 de octubre de 1997, a cuyos contenidos se hace referencia en el presente documento.
Haciendo referencia a la figura 1, el enlace 102 inalámbrico incluye preferiblemente un canal 102A de radio primario que lleva un tráfico de datos por dúplex completo de 100 megabits por segundo (Mbps), incluyendo datos de carga útil, y un canal 102B de radio auxiliar que lleva datos de control por dúplex completo para la gestión de la red y el control sobre la forma de transmisión por el enlace 102 (control del enlace). Por ejemplo, cambios en la forma de transmisión iniciados a través del control del enlace pueden incluir el cambio de la potencia de transmisión, de la velocidad de transmisión de bits de datos, del esquema de modulación en amplitud, del ensanchamiento del espectro y del trayecto de transmisión.
El terminal 100 incluye un dispositivo de radiodifusión, al que también se hace referencia en el presente documento como a una unidad 104 externa (UE), que finaliza un extremo del enlace 102 inalámbrico. En la realización preferida, la UE 104 incluye una antena de radio bidireccional y está montada en el exterior en un mástil de tejado de un edificio. En el terminal 100 también está incluido un dispositivo extensor, al que también se denomina en el presente documento como unidad 106 de piso superior (UPS), que está acoplado a la UE a través de unos cables 108, 110 y 112 bidireccionales de comunicación y por líneas 114 de alimentación. La UPS 106 esta situada preferiblemente en el interior del edificio que tiene la UE 104 colocada en su tejado, y tan cercana a la UE 104 como sea práctico. En la realización preferida, la UPS 106 está situada en el interior, de forma ideal en un armario de cableado, en el piso superior del edificio. Resultará evidente que el término "unidad del piso superior", tal como se emplea en el presente documento, hace referencia a la unidad 106 extensora y a sus equivalentes, independientemente de su situación en relación con un edificio. Por ejemplo, la "unidad de piso superior" está preferible aunque no necesariamente situada en el piso superior de un edificio.
El cable 108 transporta tráfico de datos por dúplex completo entre la UE 104 y la UPS 106, el cual se recibe de o se transmite hacia el canal 102A de radio primario. El tráfico de datos comunicado a través del cable 108 incluye datos de carga útil para la comunicación por el enlace 102 y también puede incluir datos de control y de gestión de la red. Preferiblemente, los datos comunicados a través del cable 108 son conformes a una norma Fast Ethernet, 802.3u, adaptada por el Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos (IEEE), tal como la norma 100BASE-TX o la norma 100BASE-T4, que operan a una velocidad de transmisión de datos de 100 Mbps. El cable 110 transporta datos semidúplex para el control y la gestión de la red entre la UE 104 y la UPS 106. Preferiblemente, los datos comunicados a través del cable 110 son conformes a una norma Ethernet, tal como la norma 10BASE-T, que opera a 10 Mbps. El cable 112 lleva datos en serie para fines de ajuste y de mantenimiento entre la UE 104 y la UPS 106. Preferiblemente, los datos comunicados a través del cable 112 son conformes al protocolo convencional RS423 de comunicación de puerto serie. El cable 114 proporciona alimentación a la UE 104.
De esta manera, en la realización preferida de la presente invención, se comunican datos entre la UPS 106 y la UE 104 a través de cada uno de los cables 108, 110 y 112 según frecuencias de comunicación en banda base. Esto está en contraposición con los sistemas que comunican datos entre una unidad interna y una unidad externa modulando estos datos a frecuencias intermedias (FI). El aspecto de comunicación en banda base de la presente invención tiene una ventaja sobre tal esquema de modulación de FI porque la presente invención simplifica la implementación de la UPS 106. Además, los cables 108, 110 y 112 pueden ser de una construcción menos costosa que la que se requeriría para la comunicación en FI.
Un encaminador o conmutador 116 está acoplado a la UPS 106 y, por tanto, al terminal 100, a través de unos cables 118 y 120. El cable 118 comunica preferiblemente datos según la norma Fast Ethernet 100BASE-TX o T4, mientras que el cable 120 comunica datos preferiblemente según la norma Ethernet 10BASE-T. De forma alternativa, el cable 118 puede ser un cable de fibra óptica, en cuyo caso, preferiblemente comunica datos según norma Fast Ethernet 100BASE-FX.
Un cable 122 está acoplado a un puerto serie de la UPS 106. Preferiblemente, los datos comunicados a través del cable 122 son conformes al protocolo de comunicación de puerto serie RS232. Una estación 124 de diagnóstico puede estar acoplada al cable 122 para realizar diagnósticos, ajustes y el mantenimiento del terminal 100. Dado que sólo puede accederse a determinados aspectos de la UPS 106 y de la UE 104 desde la estación 124 de diagnóstico, se mejora la seguridad en relación con estos aspectos por medio del requisito de que la estación 124 de diagnóstico esté conectada directamente a la UPS 106 a través del cable 122. Se suministra potencia de corriente alterna a la UPS 106 a través de un cable 126 de alimentación.
Una red 128 de área local (LAN) cableada, tal como una red LAN Ethernet situada en el interior del edificio que tiene el terminal 100, puede estar acoplada al encaminador o conmutador 116. Además, una red 130 de área extensa (WAN), tal como una red de servicio telefónico que proporciona acceso a la Web (World Wide Web), puede estar acoplada a la red 128 LAN. De esta manera, puede accederse al enlace 102 inalámbrico desde uno o varios ordenadores personales (PC), terminales de datos, estaciones de trabajo u otros dispositivos digitales convencionales incluidos en la red 128 LAN o en la red 130 WAN. Un sistema 132 para la gestión de la red (SGR) está acoplado a uno cualquiera o más de entre el encaminador o conmutador 116, la red 128 LAN o la red 130 WAN. El SGR 132 accede al enlace 102 inalámbrico y a los terminales 100, 100' para realizar funciones de gestión de la red y de control del enlace (por ejemplo, recopilar datos relacionados con el funcionamiento de la red MAN o cambiar el modo de transmisión de datos a través de un enlace o enlaces concretos). Si el SGR 132 está acoplado a la red 128 LAN, este acceso se lleva a cabo a través de la red 128 LAN. Sin embargo, si el SGR 132 está acoplado a la red 130 WAN, este acceso es remoto a través de un marcado directo por medio de un proveedor de servicios telefónicos o a través de un acceso por la Web. Cuando se accede a las funciones de gestión de la red y de control del enlace a través de la Web, se proporciona un navegador Web en el SGR 132, mientras que se proporciona un servidor 236 Web (figura 3) en el terminal 100. En la realización preferida, la ED 124 y el SGR 132 son cada uno un ordenador personal, pero pueden ser otro tipo de dispositivo digital convencional.
El terminal 100' finaliza el extremo opuesto del enlace 102, distante al terminal 100. En la realización preferida, el enlace 102 puede ser de hasta 4 kilómetros o más en climas secos (por ejemplo, Wyoming), a la vez que conserva el 99,99% de la disponibilidad del enlace, y puede ser de hasta 1,2 kilómetros o más en climas más húmedos (por ejemplo, Florida), a la vez que conserva el 99,99% de la disponibilidad del enlace. A los elementos ilustrados en la figura 1 que tienen una correspondencia funcional de uno a uno se les da el mismo número de referencia, pero se distinguen si el número de referencia es primo o no. Obsérvese, sin embargo, que debido a que cualquier SGR 132, 132' puede acceder al enlace 102 inalámbrico de comunicación y a los dos terminales 100, 100', no es necesario situar un SGR 132 ó 132' en cada extremo del enlace 102.
La figura 3 ilustra un diagrama de bloques esquemático de un terminal 100 inalámbrico individual, que incluye una UPS 106 y una UE 104, según la presente invención. La UPS 106 incluye un regenerador 200 100BASE-T que está acoplado al cable 118 (figura 1) y al cable 108 (figura 1). Además, suponiendo que el cable 118 es un cable de fibra óptica, la UPS 106 incluye un conversor 202 para la conversión entre el cable de fibra óptica y un cable de par de hilos trenzados de categoría 5. El conversor 202 está acoplado al cable 118 de fibra óptica y al regenerador 200. La UPS 106 también incluye un repetidor 204 10BASE-T acoplado al cable 120 (figura 1) y al cable 110 (figura 1). Un conversor 206 incluido en la UPS 106 convierte entre señales según la norma RS232 y señales según la norma RS423. El conversor 206 está acoplado al cable 122 (figura 1) y al cable 112 (figura 1).
La USO 106 también incluye un transformador 208 de potencia de corriente alterna a corriente continua (CA/CC) acoplado al cable 126 (figura 1) y al cable 114 (figura 2). El transformador 128 de potencia proporciona energía a la UPS 106 y a la UE 104. Un indicador 210 de estado incluido en la UPS 106 muestra el estado de la UPS 106 por medio de diodos fotoemisores con fines de diagnóstico, ajuste y mantenimiento.
La UPS 106 proporciona tres interfaces al equipo del cliente, que incluyen el encaminador o conmutador 116 (figura 1) y la ED 124 (figura 1). Éstas incluyen una interfaz dúplex integral de 100 Mbps a través del configurador 200, una interfaz semidúplex de 10 Mbps a través del repetidor 204 y un puerto serie RS232 a través del conversor 206. Aunque el tráfico de datos de carga útil se dirige normalmente a través de la interfaz de 100 Mbps, mientras que el tráfico para la gestión de la red y el control del enlace se dirige normalmente a través de la interfaz de 10 Mbps, un usuario del terminal 100 puede combinar señales para la gestión de la red y el control del enlace con el tráfico de datos de carga útil en la interfaz de 100 Mbps dependiendo de la capacidad concreta del encaminador o conmutador 116 (figura 1).
La UPS 106 proporciona una interfaz desde múltiples cables 118, 120, 122, 126 internos hasta múltiples cables 108, 110, 112 y 114 externos. La UPS 106 también regenera/repite las señales Ethernet en forma de paquetes de datos Ethernet entre los cables 108, 118 y entre los cables 110, 120. De esta manera, la UPS 104 sirve para ampliar la distancia máxima posible entre el equipo del cliente, tal como el encaminador o conmutador 116 (figura 1), y la UE 104. En la realización preferida, una distancia entre el equipo del cliente y la UPS 106 puede ser de hasta 100 metros, mientras que una distancia entre la UPS 106 y la UE 104 también puede ser de hasta 100 metros. Por consiguiente, en la realización preferida, una distancia entre el equipo del cliente y la UE 104 puede ser de hasta 200 metros. Dado que los datos se comunican entre la UPS 106 y la UE 104 a frecuencias en banda base, en la UPS 106 no se requiere, no obstante, ningún aparato que lleve a cabo la modulación de FI.
La UE 104 incluye un transceptor 212 100BASE-T acoplado al cable 108, un transceptor 214 10BASE-T acoplado al cable 110, un controlador 216 RS423 acoplado al cable 112 y un transformador 218 de potencia de corriente continua a corriente continua acoplado al cable 114. El transceptor 212 100BASE-T, el transceptor 214 10BASE-T y el controlador 216 RS423 están acoplados cada uno a un codificador/decodificador 220 (CODEC) incluido en la UE 104. El transformador 218 de potencia proporciona energía a la UE 104.
El CODEC 220 incluye una unidad 222 de control de acceso a los medios (CAM) que tiene una parte 224 de transmisión y una parte 226 de recepción, un configurador 228 de tramas de radio y un microprocesador 230 para controlar el funcionamiento de la UE 104. La parte 224 de transmisión y la parte 226 de recepción de la CAM 222 están acopladas al transceptor 212 100BASE-T para comunicar paquetes de datos Ethernet con el transceptor 212 100BASE-T. El configurador 228 de tramas de radio está acoplado a la CAM 222 para trasducir datos procedentes de los paquetes de datos Ethernet recibidos por la CAM 222 a tramas 350 de radio (figura 6) adecuadas para la modulación y transmisión en frecuencia de radio. El configurador 228 de tramas de radio también traduce tramas 350 de radio recibidas (figura 6) en paquetes que proporciona a la CAM 222.
El microprocesador 230 se programa mediante software para implementar una pila 232 TCP/IP, una tarea 234 de gestión del enlace (GE), un servidor 236 de protocolo de transferencia de hipertexto (HTTP) y un agente 238 para el protocolo simple de administración de redes (SNMP). El microprocesador 230 gestiona cada enlace inalámbrico de una red de tales enlaces inalámbricos (por ejemplo, una red MAN), incluyendo un enlace 102 local (figura 1) que está acoplado directamente al terminal 100. Al microprocesador 230 puede accederse a través de cualquiera de los SGR 132 (figura 1) y a través de la ED 124 (figura 1). De esta manera, la red inalámbrica de enlaces puede gestionarse localmente, tal como a través de un SGR 132 o una ED 124 que están conectados a la UPS 106. Con esta finalidad, al microprocesador 230 le está asignada una dirección de CAM (control de acceso a los medios) de Ethernet. De forma alternativa, la red inalámbrica de enlaces puede gestionarse de forma remota, tal como a través de un SGR 132 que está acoplado a la red WAN (figura 1) y que accede al microprocesador 230 a través de un acceso a Internet que emplea el protocolo TCP/IP (protocolo de Internet). La pila 232 TCP/IP prevé esta interfaz TCP/IP a través de la Web. Con esta finalidad, al microprocesador 230 le está asignada una dirección de protocolo de
Internet (IP).
La tarea 234 GE proporciona una función para cambiar la forma en la que se transmiten los datos por un enlace inalámbrico, iniciada por uno de los SGR 132, 132'. Por ejemplo, la velocidad de transmisión de datos para el enlace 102 puede modificarse a través de la tarea 132 GE incluida en la UE 104. Ésta puede incluir el envío de un orden para el control del enlace por el enlace 102 a la UE 104' (figura 1) de manera que los dos terminales 100, 100' comuniquen datos a la misma velocidad de transmisión. Tales órdenes son recibidas del microprocesador 230 y proporcionadas a éste por un módulo 240 para la gestión del enlace de encabezado (GE/EN) incluido en el configurador 228 de tramas de radio. De esta manera, el configurador 228 de tramas de radio combina adecuadamente el tráfico para la gestión de la red y el control del enlace, proporcionado por la tarea 234 GE, con datos de carga útil, recibidos de la CAM 222, en tramas 350 de radio (figura 6) para la comunicación por el enlace 102. Además, el configurador 228 de tramas de radio extrae el tráfico para la gestión de la red y el control del enlace de tramas 350 de radio (figura 6) recibidas del enlace 102 y lo suministra a la tarea 234 GE del microprocesador 230 a través del módulo 240 GE/EN. Aunque a través de las tramas 350 de radio (figura 6) se comunican dos tipos de tráfico de datos (carga útil y control del enlace), se considera que los datos de carga útil se comunican a través del canal 102A primario, mientras que se considera que el tráfico para el control del enlace se comunica a través del canal 102B auxiliar. De forma correspondiente, estos dos canales 102A y 102B están multiplexados por división de tiempo.
Una interfaz gráfica de usuario, mediante la cual puede accederse al microprocesador 230 desde un SGR 132, 132' (figura 1) o una ED 124, 124' (figura 1) para la gestión de la red y el control del enlace, es lograda preferiblemente por el módulo 236 de software de servidor web HTTP, el cual está implementado por el microprocesador 230 emplazado en la UE 104 y al que está asignada una dirección IP única. El software 236 de servidor opera en combinación con la pila 232 TCP/IP. Según este aspecto de la invención, el software 236 de servidor se utiliza para proporciona una interfaz gráfica de usuario a través de la cual se inician funciones de gestión de la red. Estas funciones incluyen recuperar datos representativos de condiciones de red en la red MAN y cambiar el modo en el que se transmiten datos a través de un enlace inalámbrico de la red MAN.
De esta manera, puede accederse a las funciones para gestionar la red MAN y a sus enlaces inalámbricos y éstas pueden iniciarse desde las estaciones 132, 132' de gestión de la red (SGR) situadas en varias partes de la red MAN, empleando software de navegador Web residente en el SGR 132, 132. Esta interfaz gráfica de usuario proporciona un entorno de fácil manejo que puede funcionar en, y ser accedido por, una variedad de diferentes SGR obtenidos de una variedad de fabricantes diferentes. Por ejemplo, un SGR 132, 132' puede ser una estación de trabajo fabricada por Sun Microsystems, un ordenador personal fabricado por uno cualquiera de una variedad de fabricantes o incluso un set-top-box empleado en combinación con un aparato de televisión. La compatibilidad con el servidor Web se alcanza a través de software navegador Web, disponible comercialmente, residente en el SGR 132, 132'. Este aspecto de la presente invención trata de temas de compatibilidad entre el SGR 132, 132' y el terminal 100, 100'.
El agente 238 SNMP situado en la UE 104 mantiene una base de datos de información de gestión (estadísticas BIG), que es una recopilación de objetos gestionados que corresponden a recursos de la red MAN y del terminal 100. El agente 238 SNMP puede acceder a la BEG para controlar ciertos aspectos de la red MAN y del terminal 100, y puede consultar la BIG para obtener información relacionada con los objetos gestionados. El SNMP es accesible a través del servidor 236 HTTP.
La UE 104 también incluye un modulador 242 de transmisión (mod TX), un demodulador 244 de recepción (demod RX) y un módulo 246 de microondas (MMO). El módulo 242 de transmisión traduce de datos digitales emitidos en banda base, recibidos del configurador 228 de tramas de radio, a formas de onda analógicas adecuadas para la conversión ascendente a frecuencias de microondas y la transmisión final por el enlace 102 inalámbrico. Las formas de onda analógicas formadas por el modulador 242 de transmisión modulan preferiblemente una portadora de FI de 490 MHz. Sin embargo, resultará evidente que para este fin puede seleccionarse una frecuencia diferente a 490 MHz.
El demodulador 244 de recepción realiza funciones que son esencialmente las opuestas a las realizadas por el modulador 242 de transmisión. En la realización preferida, el demodulador 244 de recepción recibe una señal de FI de 150 MHz del módulo 246 de microondas. Sin embargo, resultará evidente que puede seleccionarse una frecuencia diferente a 150 MHz para esta finalidad. El demodulador 244 de recepción controla el nivel de esta señal a través del control automático de ganancia (CAG) y, entonces, convierte de forma descendente la señal hasta la banda base de acuerdo con técnicas coherentes de recuperación de portadora, y suministra esta señal convertida de forma descendente al configurador 228 de tramas de radio.
El módulo 246 de microondas lleva a cabo la conversión ascendente hasta la frecuencia de microondas en la señal de salida de FI de 490 MHz generada por el modulador 242 de transmisión, y proporciona esta señal convertida de forma ascendente a una antena 508 de microondas (figura 12) que transmite los datos por el enlace 102. Además, el módulo 246 de microondas recibe una señal de frecuencia de microondas del enlace 102, convierte de forma descendente esta señal a una señal de FI de 150 MHz, y a continuación, suministra esta señal convertida de forma descendente al demodulador 244 de recepción.
La figura 4 ilustra una diagrama de bloques esquemático de la CAM 222 de procesamiento de señales digitales y del configurador 228 de tramas de radio incluidos en el CODEC 220 ilustrado en la figura 2. La CAM 222 incluye una lógica 250 de control de la velocidad de transmisión y unas memorias 252 intermedias de velocidad de transmisión. La lógica 250 de control de la velocidad de transmisión recibe paquetes de datos Ethernet 100BASE-T a 100 Mbps del transceptor 212 100BASE-T (figura 3) a través de una interfaz independiente de los medios (IIM) entre la CAM 222 y el transceptor 212.
Obsérvese que los paquetes de datos 100BASE-T se suministran al transceptor 212 (figura 3) como un flujo de datos en serie. De acuerdo con la norma IEEE 802.3u, el flujo de datos en serie se codifica empleando un esquema 4B/5B. Según el esquema 4B/5B, cada porción de 4 bits (cuarteto) de cada paquete de datos 100BASE-T está acompañado por un campo de datos válidos de 1 bit. De esta manera, debido a los bits de datos válidos, la velocidad de transmisión por cable para 100BASE-T es realmente de 125 Mbps aunque la velocidad de comunicación de datos en serie sea de 100 Mbps, suponiendo que se descuentan los bits de datos válidos. El transceptor 212 convierte este flujo de datos en serie en porciones paralelas de 4 bits de datos (cuartetos), una señal de datos válidos (RX_DV) y también recupera una señal de reloj del flujo de datos. Los cuartetos, la señal de datos válidos y la señal de reloj son suministrados a la CAM 222 por el transceptor a través de la interfaz IIM.
Los cuartetos de datos, la señal de datos válidos y la señal de reloj recuperada se sincronizan entonces a una señal de reloj generada de forma local. Esta señal de temporización generada de forma local opera preferiblemente a 27,5 MHz y se obtiene de un oscilador de cristal a 55 MHz y con una precisión de 10 partes por millón situado dentro del CODEC 220 (figura 3). La lógica 250 de control de la velocidad de transmisión detecta cada paquete de datos Ethernet 100BASE-T recibidos del transceptor 212. En la realización preferida, el bloque 250 de control de la velocidad de transmisión comprueba entonces cada uno de estos paquetes de datos Ethernet 100BASE-T en busca de errores empleando la secuencia de verificación de trama (SVT) adjuntada a cada paquete Ethernet 100BASE-T y extrae de cada paquete Ethernet 100BASE-T su preámbulo y el delimitador de comienzo de trama (preferiblemente, se mantiene la secuencia SVT de verificación de trama para cada paquete Ethernet 100BASE-T). La lógica 250 de control de la velocidad de transmisión también convierte cada paquete de datos Ethernet de cuartetos a bytes.
La lógica 250 de control de la velocidad de transmisión calcula la longitud de cada paquete de datos Ethernet 100BASE-T detectado. La lógica 250 de control de la velocidad de transmisión también determina si el paquete es demasiado largo, demasiado corto (un paquete mínimo) o si está desalineado.
La lógica 250 de control de la velocidad de transmisión almacena entonces temporalmente los paquetes en las memorias 252 intermedias de velocidad de transmisión. En la realización preferida, los bytes de cada paquete se cronometran en las memorias 252 intermedias de velocidad de transmisión de acuerdo con una señal de reloj recuperada de los datos. Las memorias 252 intermedias de velocidad de transferencia incluyen dos memorias intermedias FIFO (First-In, First-Out) que tienen entradas de 16K, una para paquetes que se están transmitiendo y otra para paquetes que se están recibiendo. Preferiblemente, las memorias intermedias FIFO proporcionan cada una suficiente almacenamiento para cada entrada, de manera que pueda almacenarse información adicional en las memorias 252 intermedias de velocidad de transmisión junto con el byte de datos. Tal información adicional incluye preferiblemente el bit de datos válidos para cada cuarteto y una indicación de si el cuarteto es datos de carga útil o un encabezado para los paquetes Ethernet 100BASE-T. Por ejemplo, el encabezado puede incluir códigos de separación entre paquetes (por ejemplo, un byte/octeto formado todo por ceros, con bits de datos válidos asociados no reivindicados), y códigos de comienzo del paquete. Suponiendo que se almacenan códigos de separación entre paquetes, preferiblemente sólo se almacena en las memorias 252 intermedias de velocidad de transmisión un código de separación entre paquetes representativo de la separación mínimo requerido entre paquetes (por ejemplo, de 0,96 \mus).
La lógica 250 de control de la velocidad de transmisión registra entonces la longitud determinada previamente del paquete de datos Ethernet 100BASE-T en una memoria 254 intermedia FIFO de longitud y estado. Además, la lógica 250 de control de la velocidad de transmisión almacena una indicación del estado del paquete (por ejemplo, si es demasiado largo, demasiado corto o si está desalineado) en la memoria 254 intermedia de longitud y estado.
El configurador 228 de tramas de radio está acoplado a la CAM 222 e incluye el bloque 240 GE/EN (figura 3), un bloque 254 de sincronización/desincronización de paquetes, un codificador/decodificador 258 Reed-Solomon (codec R-S), un bloque 260 de configuración de tramas, un bloque 262 aleatorizador/desaleatorizador de números pseudoaleatorios (NP), un codificador/decodificador 264 diferencial y un asignador 266 de constelaciones.
El bloque 256 de sincronización/desincronización de paquetes recupera los paquetes de datos Ethernet 
\hbox{100BASE-T}
almacenados de las memorias 252 intermedias de velocidad de transmisión a un ritmo adecuado que depende, en parte, de la velocidad de transmisión de datos empleada para enviar datos por el enlace 102 inalámbrico. En la realización preferida, la extracción de datos de las memorias 252 intermedias de velocidad de transmisión para un paquete Ethernet no se inicia hasta que se ha almacenado totalmente el paquete. Durante los periodos en los que no se encuentra un paquete completo en las memorias 252 intermedias de velocidad de transmisión, entonces un código de separación entre paquetes es sustituido por el bloque 254 de sincronización/desincronización de paquetes.
En la realización preferida de la presente invención, el bloque 256 de sincronización/desincronización de paquetes reforma los paquetes de datos Ethernet 100BASE-T de acuerdo con una estructura 300 de trama reformada para los paquetes de datos Ethernet 100BASE-T ilustrada en la figura 5. La estructura 300 de trama reformada incluye un campo 302 de patrón de sincronización, un campo 304 de longitud, un campo 306 de datos y un campo 308 de secuencia de verificación de trama (SVT).
Recuérdese que la lógica 250 de control de la velocidad de transmisión (figura 4) extrae de cada paquete de datos Ethernet 100BASE-T su preámbulo y su delimitador de comienzo de trama antes de almacenar el paquete en las memorias 252 intermedias de velocidad de transmisión. Al recuperar cada paquete de las memorias intermedias de velocidad de transmisión, el bloque 256 de sincronización/desincronización de paquetes añade un patrón de sincronización en el campo 302 y un valor de longitud en el campo 304 al paquete. El valor de longitud se recupera de la memoria 254 intermedia de longitud y estado.
En la realización preferida, unas máquinas con número finito de estados controlan el bloque 256 de sincronización/desincronización para así permitir la recuperación de los paquetes Ethernet 100Base-T de las memorias 252 intermedias de velocidad de transmisión junto con la longitud y el estado de cada uno a una frecuencia adecuada para formar tramas 350 de radio (figura 6). Se aplica una técnica de almacenamiento y retransmisión a los paquetes Ethernet 100BASE-T que pasan a través de la parte de transmisión de las memorias 252 intermedias de velocidad de transmisión. De esta manera, los paquetes de datos a transmitir a través del enlace 102 inalámbrico se reciben completamente en las memorias 252 intermedias de velocidad de transmisión y se almacenan allí antes de formarse en una trama 350 de radio. Sin embargo, preferiblemente se aplica una técnica de atajo a los paquetes de datos Ethernet 100BASE-T que pasan a través de la parte de recepción de las memorias 252 intermedias de velocidad de transmisión. De esta manera, los paquetes de datos recibidos del enlace 102 inalámbrico se retransmiten al transceptor 212 (figura 3) según se reciben, sin almacenar todo el paquete de datos en las memorias 252 intermedias de velocidad de transmisión.
La tabla 1 muestra los valores particulares de los bits para el campo 302 de patrón de sincronización y para el campo 304 de valor de longitud según la realización preferida de la presente invención.
TABLA 1
1
Tal como se muestra en la tabla 1, el patrón de sincronización situado en el campo 302 de patrón de sincronización es preferiblemente un patrón de cinco octetos (cinco bytes) definido por un código [11010] Willard de cinco bits. Esencialmente, el código Willard se repite para cada octeto, pero se invierte para dos de los cinco octetos. El valor de longitud colocado en el campo 304 de longitud es preferiblemente un valor L[10:0] de once bits que especifica el número de octetos (bytes) de datos de carga útil contenidos en el campo 306 de datos. De esta manera, el valor L[10:0] de longitud puede variar para cada paquete dependiendo de la longitud de la carga útil de datos incluida en el paquete Ethernet 100BASE-T. En la realización preferida, se almacena una suma G[11:0] de comprobación Golay de doce bits para el valor de longitud junto con el valor de longitud en el campo 304 de longitud, tal como se muestra en la tabla 1. Dado que el campo 304 de longitud es preferiblemente de tres octetos (tres bytes), se utiliza un valor de cero (0) como marcador de campo entre el valor L[10:0] de longitud y la suma G[11:0] de comprobación Golay.
Haciendo referencia a la figura 5, la carga útil de datos procedente del paquete Ethernet se almacena en el campo 306 de datos. Obsérvese que los paquetes de datos Ethernet 100BASE-T son convencionalmente de longitud variable. Concretamente, la parte de carga útil de datos para un paquete Ethernet 100BASE-T convencional puede variar entre 64 y 1518 octetos (bytes). De esta manera, la longitud del campo 304 de datos puede variar entre 64 y 1518 bytes.
Un aspecto importante de la reforma de los paquetes de datos Ethernet en la estructura 300 de tramas reformada es la omisión del campo de 1 bit de datos válidos para cada cuarteto del paquete Ethernet. Más bien, los cuartetos se colocan de forma contigua en el campo 306 de datos. Esta omisión de los bits de datos válidos tiene como resultado un ahorro significativo en el ancho de banda requerido para transmitir la trama 300 de paquetes reformada por el enlace 102 inalámbrico en comparación con la transmisión también de bits de datos válidos por el enlace 102 inalámbrico. La secuencia SVT es retenida por cada paquete Ethernet y colocada en el campo 308 SVT.
El bloque 256 de sincronización/desincronización de paquetes también recibes datos para el control del enlace del GE/EN 240 y para combinar estos datos para el control del enlace con las tramas 300 de paquetes reformadas a comunicar por el enlace 102.
El codec 250 R-S recibe las tramas 300 de paquetes de datos reformadas y las órdenes para el control del enlace procedentes del bloque 256 de sincronización/desincronización de paquetes, y lleva a cabo la codificación Reed-Solomon (R-S) para corrección de errores de reenvío. Los datos codificados R-S se suministran entonces al bloque 260 de configuración de tramas donde se les da formato a los datos codificados R-S de acuerdo con las tramas 350 de radio (figura 6).
La figura 6 ilustra una trama 350 de radio según la presente invención. La trama 350 de radio incluye un campo 352 de sincronización para sincronizar un receptor a la trama 350 de radio, un campo 354 auxiliar para el tráfico para la gestión de la red y el control del enlace, que se recibe del GE/EN 240, a comunicar por el canal 102B auxiliar del enlace 102 inalámbrico, un campo 356 de datos, y un campo 358 de paridad R-S. El valor colocado en el campo de sincronización es preferiblemente 47 hexadecimal.
En la realización preferida, las tramas 350 de radio se forman y transmiten de forma continua a través del enlace 102 inalámbrico tanto si los datos procedentes de un paquete Ethernet completo se ponen en espera en las memorias 252 intermedias de velocidad de transmisión como si no (figura 4) para ser colocados en tramas 400 de paquetes reformadas. Durante los periodos en los que no hay disponibles tramas reformadas de paquetes, el campo 356 de datos de la trama 350 actual de radio se carga con el código de relleno (todo ceros). De forma similar, durante los periodos en los que no hay en espera órdenes para la gestión de la red a comunicar a través del canal 102B auxiliar, entonces el campo 354 auxiliar se carga con código de relleno (todo ceros).
Recuérdese que, según la realización preferida de la invención, las tramas 300 de paquetes reformadas tienen una longitud variable. Sin embargo, el campo 356 de datos de cada trama 350 de datos tiene, según la realización preferida de la presente invención, una longitud fija. Por consiguiente, los datos codificados R-S procedentes del codec 258 R-S se colocan de forma contigua en el campo 356 de datos de cada trama 350 de radio de manera que los límites de la trama 300 de datos reformada no tengan una relación predeterminada con los límites de la trama 350 de radio. Por ejemplo, una trama 300 de datos reformada puede abarcar múltiples tramas 350 de radio. De forma alternativa, pueden incluirse hasta tres tramas 300 de datos reformadas completas más pequeñas en una única trama 350 de radio. Además, durante los periodos de reposo entre la comunicación de paquetes reformados, se transmite preferiblemente un código de relleno como marcador de campo dentro del campo 356 de datos de cada trama 350 de radio para satisfacer los requisitos de temporización necesarios para sincronizar los paquetes de datos Ethernet 100BASE-T.
Conforme se van formando las tramas 350 de radio, se combinan múltiples de las tramas 350 de radio para formar una "supertrama" 380 de radio (figura 7). La figura 7 ilustra una supertrama 380 de radio según la presente invención. En la realización preferida, cada supertrama 380 de radio incluye 16 tramas 350 de radio consecutivas (figura 6). Para la primera trama 382 de radio de la supertrama 380, se invierte el valor colocado en el campo 352 de sincronización (se cambia a B8 hexadecimal). En las tramas 384 de radio que van de la segunda a la décimo sexta, sin embargo, el valor colocado en el campo 352 de sincronización se mantiene sin modificación. También se invierte el valor colocado en el campo 352 de sincronización de la primera trama 386 de radio para una siguiente supertrama 388 de radio. Esta inversión del valor de sincronización para la primera trama 350 de radio de cada supertrama 380 de radio permite que se detecten después de la recepción las supertramas 388 de radio.
La supertrama de radio 380 se suministra al aleatorizador/desaleatorizador 262 de NP. El aleatorizador/desaleatori-
zador 262 de NP realiza la aleatorización de modulación de amplitud en cuadratura (QAM) en toda la supertrama 380 de radio excepto para los valores de sincronización invertidos colocados en el primer campo 352 de sincronización de cada supertrama 380. Al deshabilitar el aleatorizador/desaleatorizador 262 de NP para los valores de sincronización invertidos, la supertrama 380 aleatorizada puede detectarse al recibirse. En la realización preferida, la operación de aleatorización asigna cada octeto (byte) de la supertrama 380 de radio (que no sean los valores de sincronización invertidos) a dos símbolos sucesivos de cuatro bits utilizando un polinomio de décimo tercer orden, tal como se muestra mediante el diagrama de bloques esquemático del aleatorizador/desaleatorizador 262 de NP según la realización preferida de la presente invención.
Haciendo referencia a la figura 8, cada octeto de la supertrama 380 de radio (que no sea valores de sincronización invertidos) se divide en dos porciones B[3:0] sucesivas de cuatro bits que se aplican a las entradas correspondientemente denominadas, ilustradas en la figura 8. Estas entradas corresponden a unos componentes I1, I0, Q1, Q0 de símbolos (I&Q) en fase y en cuadratura. Un registro 400 de desplazamiento de retorno genera el polinomio de décimo tercer orden especificado. Los contenidos de celdas de memoria seleccionadas del registro 400 de desplazamiento de retorno son adicionadas en módulo 2 por bloques 402, 404, 406 y 408 lógicos de O exclusivo con cada porción b[3:0] de cuatro bits de la trama de radio. Las salidas de los bloques 402, 404, 405 y 408 de O exclusivo forman unos componentes I1', I0', Q1', Q0' de símbolos de I&Q.
Los componentes I1', I0', Q1', Q0' de símbolos se aplican al bloque 264 codificador/decodificador diferencial (figura 4). La figura 9 ilustra un diagrama de bloques esquemático de un codificador 264A diferencial incluido en el bloque 264 codificador/decodificador diferencial (figura 4), y unas operaciones características según la presente invención. El codificador 264A forma unos componentes I1'', I0'', Q1'', Q0'' de señal. En la realización preferida, el codificador 264A está implementado por una tabla de consulta acondicionada previamente de manera
apropiada.
El codificador diferencial codifica los símbolos aleatorizados procedentes el aleatorizador/desaleatorizador 262 de NP de tal manera que la diferenciación de la fase cuántica de los símbolos transmitidos según el módulo \pi/2 recupera los datos originales no codificados, independientemente de cuál de las cuatro alineaciones posibles de fase cuántica se seleccione en el decodificador 264B ilustrado en la figura 10.
La figura 10 ilustra un diagrama de bloques esquemático del decodificador 264B diferencial incluido en el codificador/decodificador 264 diferencial (figura 4) y unas ecuaciones características según la presente invención. En la realización preferida, el codificador 264B diferencial está implementado por una tabla de consulta acondicionada previamente de forma conveniente.
Los componentes I1'', I0'', Q1'', Q0'' de símbolos, formados por el codificador 264A, se aplican al asignador 266 de constelaciones (figura 4). El asignador 266 de constelación asigna porciones de cuatro bits de la trama 350 de radio a dieciséis símbolos diferentes, tal como se muestra en la figura 11, de acuerdo con técnicas de modulación de amplitud en cuadratura (16 QAM).
La figura 11 ilustra una constelación de asignación para el asignador 266 de constelaciones (figura 4) según la presente invención. En la realización preferida, esta constelación está definida por una norma adoptada por el Digital Audio Visual Counsel (DAVIC). Los componentes I1", I0", Q1", Q0" de símbolos de entrada se asignan a los componentes Is, Im, Qs, Qm de símbolos de salida, tal como se muestra en la tabla 2. Los símbolos asignados son suministrados entonces por el asignador 266 de constelaciones (figura 4) al modulador 242 de transmisión
(figura 3).
TABLA 2
I1'', I0'', Q1'', Q0'' (entrada) Is, Im, Qs, Qm (salida)
0000 1010
0001 1110
0010 1001
0011 1000
0100 1011
0101 1111
0110 1101
0111 1100
1000 0110
1001 0111
1010 0101
1011 0001
1100 0010
TABLA 2 (continuación)
I1'', I0'', Q1'', Q0'' (entrada) Is, Im, Qs, Qm (salida)
1101 0011
1110 0100
1111 0000
Las supertramas 380 de radio recibidas (figura 7) se suministran al asignador 266 de constelaciones (figura 4) desde el demodulador 244 de recepción (figura 3). Durante la recepción de supertramas 380 de radio, cada supertrama 380 de radio es convertida nuevamente desde los símbolos Is, Im, Qs, Qm a los componentes I1", I0", Q1", Q0" de símbolos por el asignador 266 de constelaciones, que realiza una operación de asignación inversa según las relaciones mostradas en la tabla 2.
En la realización preferida de la presente invención, el formato QAM puede alterarse dinámicamente bajo el control del microprocesador 230 considerando el desvanecimiento por lluvia o las interferencias detectados mediante tasas de errores en los bits (TEB) o al recibir una orden para el control de enlace. Por ejemplo, el formato QAM puede alterarse dinámicamente desde 16 QAM a 4 QAM. Alternativamente, el formato QAM puede cambiarse desde 16 QAM a 4 QAM y con la aplicación del ensanchamiento del espectro. Por consiguiente, se reduce la velocidad de transmisión de bits de la transmisión de datos, sin embargo, también se esperaría que se redujese la tasa de errores. A la inversa, el formato QAM puede alterarse dinámicamente desde 16 QAM a 64 QAM, lo que da como resultado una mayor velocidad de transmisión de bits de la transmisión de datos.
A continuación, el decodificador 264B diferencial (figura 10) decodifica los componentes I1'', I0'', Q1'', Q0'' de símbolos en los componentes I1', I0', Q1', Q0' de símbolos. A continuación, la supertrama 380 de radio se detecta por los valores invertidos de sincronización para la primera trama de radio de cada supertrama 380 de radio. Los componentes I1', I0', Q1', Q0' de símbolos se proporcionan entonces al aleatorizador/desaleatorizador 262 de NP (figura 4), el cual los convierte nuevamente a las dos partes b[3:0] sucesivas, originales, de cuatro bits para cada octeto de cada trama 350 de radio (figura 6) de la supertrama 380 de radio (figura 7).
A continuación, la trama 350 de radio se sincroniza a la supertrama 380 de radio detectando el valor de sincronización no invertido en el campo 352 (figura 6) para cada trama 350 de radio. El codec 258 R-S (figura 4) realiza la corrección de errores de reenvío. Para cada trama 350 de radio que tiene un error que es incorregible por el codec 258 R-S, el codec 258 R-S proporciona una indicación, preferiblemente fijando una bandera, que se almacena en las memorias 252 intermedias de velocidad de transmisión junto con los datos de paquete en cuestión. Para cada paquete Ethernet formado por la lógica 250 de control de la velocidad de transmisión que se ve afectada por dicho error no corregido, tal como lo señala el codec 258 R-S (figura 4), se hace valer la señal TX_ER de error de transmisión suministrada al transceptor 212 (figura 3) a través de la interfaz IIM. A continuación, puede aplicarse una respuesta de capa de enlace para hacer que se reenvíe el paquete.
Las tramas 300 reformadas de datos se pasan entonces desde el codec R-S al bloque 256 de sincronización/desin-
cronización de paquetes. En el bloque 256 de sincronización/desincronización de paquetes, las tramas 300 reformadas de datos (figura 5), así como los datos para el control del enlace y la gestión de la red, se detectan y extraen de la estructura de la trama 350 de radio. Para las tramas 300 reformadas de datos, esto se logra mediante una técnica de búsqueda por ventanas que utiliza una correlación por filtro adaptado. La técnica de búsqueda se utiliza para localizar el valor de sincronización de cinco octetos en el campo 302 de sincronización (considerando el código Willard) para cada trama 300 reformada de datos. Cuando se mantiene la sincronización de los paquetes, la ventana de búsqueda preferiblemente engloba únicamente periodos de separación entre paquetes (cuando el campo 356 de datos de la trama 350 de radio contiene el código de relleno). Sin embargo, durante los periodos en los que no se detecta sincronización de paquetes, la ventana de búsqueda se expande para englobar a todo el paquete. Una vez que se obtiene la sincronización, la ventana se reduce de nuevo.
La búsqueda de correlación es realizada por el bloque 256 de sincronización/desincronización de paquetes utilizando un filtro adaptado que realiza una correlación sobre una base de octeto a octeto. La acumulación por adición se ejecuta en 40 bits de datos de una vez (5 bytes), según los octetos atraviesan el filtro adaptado. El valor acumulado se compara con un umbral predeterminado para cada octeto. Cuando se sobrepasa el umbral, se indica el comienzo de una trama 300 reformada de datos.
Una vez que se detecta un valor de sincronización, el valor de longitud para el paquete y el código Golay se leen desde el campo 304 de longitud. El valor de longitud se verifica utilizando el código Golay. Si fuese necesario, el valor de longitud se corregiría utilizando el código Golay. Sin embargo, si el valor de longitud está corrompido y es incorregible, se ignora el paquete mientras continúa la búsqueda de un siguiente valor de sincronización.
Suponiendo que el valor de longitud es correcto o corregible, la trama 300 reformada de datos se carga en las memorias 252 intermedias de velocidad de transmisión por el bloque 256 de sincronización/desincronización de paquetes en partes de ocho bits (bytes) para el procesamiento en un paquete Ethernet 100BASE-T. A partir del valor de longitud, el bit de datos válidos para cada byte también se regenera y almacena en las memorias 252 intermedias de velocidad de transmisión. Un único código de separación entre paquetes se almacena en las memorias 252 intermedias de velocidad de transmisión para separar cada paquete. Se proporcionan datos para el control de enlace y la gestión de la red procedentes del campo 354 auxiliar de cada trama 350 de radio recibida, al microprocesador 230 (figura 3) a través de la demultiplexación por división de tiempo.
A continuación, se deshabilita la búsqueda de un siguiente valor de sincronización hasta el final de la trama 300 reformada de datos, tal como viene indicado por el valor de longitud correcto o corregido.
Se recuperan tramas 300 reformadas de datos de la memoria 252 intermedia de paquetes bajo el control de la lógica 250 de control de la velocidad de transmisión, y se devuelven al formato Ethernet 100BASE-T convencional para la interfaz IIM con el transceptor 212 (figura 3). Esto se consigue restableciendo el preámbulo y el delimitador de comienzo de trama para cada paquete 100BASE-T Ethernet. A continuación, los paquetes Ethernet 100BASE-T convencionales se proporcionan al transceptor 212 100BASE-T (figura 3) a una velocidad de transmisión apropiada para el transceptor 212 100BASE-T. A continuación, el transceptor 212 100BASE-T transfiere los paquetes a la UPS (figuras 1 y 3). En la realización preferida, la lógica 250 de control de la velocidad de transmisión incluye una máquina con número finito de estados para realizar la función de recuperar los paquetes Ethernet de las memorias 252 intermedias de velocidad de transmisión y suministrarlos al transceptor 212 100BASE-T. Por tanto, la lógica 250 de control de velocidad de transmisión sincroniza los paquetes en función de una señal de reloj utilizada para la transferencia de los paquetes de datos 100BASE-T con la señal de reloj generada localmente, que se utiliza para formar y transferir tramas 350 de radio (figura 6).
Con referencia a las figuras 3 y 4, en la realización preferida, el modulador 242 de transmisión recibe símbolos de cuatro bits procedentes del asignador 266 de constelaciones del configurador 288 de tramas de radio en el CODEC 220 a 27,5 Mbaudios. Cada símbolo se convierte a una tensión compleja en fase y en cuadratura (I&Q) y, a continuación, se conforma por impulsos empleando un filtro en raíz de coseno alzado en el modulador 242 de transmisión. Por último, el símbolo modula una señal de salida de frecuencia intermedia (FI) de 490 MHz. El nivel de salida de la señal formada por el modulador 242 de transmisión es ajustable selectivamente en un intervalo continuo bajo el control del microprocesador 230. Preferiblemente, los ajustes en el nivel de salida se realizan en respuesta al desvanecimiento por lluvia detectado, a las interferencias detectadas o en respuesta a una orden para el control del enlace. La señal de FI modulada formada por el modulador 242 de transmisión se suministra al módulo 246 de microondas.
El demodulador 244 de recepción incluye preferiblemente un atenuador de FI de 0-dB/20-dB en el trayecto de recepción, que puede seleccionarse bajo el control del microprocesador 230 en función del alcance de acción del enlace 102. Normalmente, este atenuador está ajustado para 0 dB. Sin embargo, para alcances de acción del enlace de menos de aproximadamente 50 metros, el atenuador se ajusta preferiblemente para una atenuación de 20 dB. El demodulador 244 de recepción realiza una ecualización de pendiente adaptable para minimizar los efectos de la distorsión causada por la transmisión por el enlace 102. Además, preferiblemente el demodulador 244 de recepción también incluye un ecualizador de dominio de tiempo adaptable para realizar la sincronización de los símbolos, y se aplica un proceso de filtro adaptado en raíz de coseno alzado para minimizar las interferencias entre símbolos.
La figura 12 ilustra un diagrama de bloques esquemático de una parte 268 de sincronización de Ethernet a trama de radio de la lógica 250 de control de la velocidad de transmisión (figura 4) y una memoria 252A intermedia de transmisión según la presente invención. La memoria 252A intermedia de transmisión forma una parte de las memorias 252 intermedias de velocidad de transmisión (figura 4). En la memoria 252A intermedia de transmisión se reciben paquetes Fast Ethernet 100BASE-T y una señal RXDV de datos válidos de recepción procedentes del transceptor 212, tal como se ha explicado anteriormente con referencia a la figura 4. Adicionalmente, una señal de reloj a 25 MHz se obtiene del paquete de datos entrante y se utiliza para cronometrar los paquetes Ethernet de datos entrantes en la memoria 252A intermedia de transmisión.
La señal RXDV de datos válidos de recepción se suministra a una primera entrada de un bloque 270 lógico de arbitraje. En respuesta al almacenamiento de un paquete Ethernet completo en la memoria 252A intermedia de transmisión, tal como viene indicado por la señal RXDV de datos válidos, la lógica 270 de arbitraje ordena a un contador 272 de paquetes que incremente una cuenta en uno. A medida que se recuperan paquetes Ethernet de la memoria 252A intermedia de transmisión, también se recupera una señal de datos válidos retrasada de la memoria 252A intermedia de transmisión. Esta señal de datos válidos retrasada se aplica a una segunda entrada del bloque 270 lógico de arbitraje. En respuesta a la remoción de un paquete Ethernet de datos completo de la memoria 252A intermedia de transmisión al tiempo que se suministra al bloque 256 lógico de sincronización/desincronización, tal como viene indicado por la señal de datos válidos retrasada, el bloque 282 lógico de arbitraje ordena al contador 272 de paquetes que reduzca la cuenta en uno. Así, el contador 272 de paquetes mantiene una cuenta al día de paquetes Ethernet de datos completos en la memoria 252A intermedia de transmisión.
Esta cuenta es proporcionada por el contador 272 de paquetes a un bloque 274 comparador del umbral. El bloque 274 comparador del umbral notifica a una máquina 276 de estado de paquetes leídos cuándo hay almacenado un número suficiente de paquetes Ethernet completos en la memoria 252A intermedia de transmisión para iniciar la recuperación de los paquetes desde la memoria 252A intermedia de transmisión. En la realización preferida, sólo es necesario almacenar un paquete Ethernet completo en la memoria 252A intermedia de transmisión para activar la máquina 276 de estado de paquetes leídos para recuperar el paquete. Una vez activada para recuperar un paquete, la máquina 276 de estado de paquetes leídos activa una primera entrada a una compuerta 278 Y lógica. Una segunda entrada a la compuerta 278 Y lógica recibe una señal de habilitación de tramas leídas procedente de la lógica 256 de sincronización/desincronización (figura 4). Esta señal de habilitación de tramas leídas se activa cuando la lógica 256 de sincronización/desincronización esta lista para recibir los datos de paquete Ethernet para la inserción en una trama 350 de radio (figura 6).
Una salida de la compuerta 278 Y lógica está acoplada a una entrada de lectura de la memoria 252A intermedia de transmisión para recuperar el paquete desde la memoria 252A intermedia de transmisión. Al tiempo que se está recuperando, el paquete se proporciona a la lógica 256 de sincronización/desincronización.
Un aspecto importante de la parte 268 de sincronización de Ethernet a trama de radio de la lógica 250 de control de velocidad de transmisión (figura 4) es que sincroniza la recepción de paquetes de datos Ethernet según una señal de reloj a 25 MHz, que es asíncrona con respecto a la señal de reloj generada localmente. Obsérvese que la señal de reloj de 25 MHz se obtiene de los paquetes de datos Ethernet entrantes y se aplica a la memoria 252A intermedia de transmisión para almacenar los datos de paquete mientras la señal de reloj generada localmente se aplica a la memoria 252A intermedia de transmisión para recuperar datos de paquete Ethernet desde la memoria intermedia de transmisión. Así, la lógica de arbitraje, el contador 272 de paquetes y la lógica 274 de comparación del umbral funcionan según el reloj de 25 MHz obtenido, mientras que la máquina 276 de estado de paquetes leídos y el configurador 288 de tramas de radio (figura 4) funcionan según el reloj generado localmente.
En la realización preferida, la señal de reloj generada localmente es de 27,5 MHz. Dado que la señal de reloj generada localmente se encuentra a una velocidad de transmisión más alta que la señal de reloj obtenida de los paquetes Ethernet entrantes, en ausencia de la parte 268 de sincronización de la lógica 250 de control de velocidad de transmisión, también sería posible que la memoria 252A intermedia de transmisión se vaciase mientras se estuviese recibiendo todavía un paquete Ethernet en la memoria 252A intermedia de transmisión. Así, la parte 268 de sincronización de la lógica 250 de control de velocidad de transmisión evita este problema potencial.
Suponiendo que se emplease una contramedida adaptable que redujese la velocidad con el que se forman las tramas 350 de radio (figura 6), esto también reduciría la velocidad a la que se recuperan los datos de los paquetes Ethernet de la memoria 252A intermedia de transmisión. Suponiendo que esta velocidad estuviese por debajo de 25 MHz (por ejemplo, 13,75 MHz), entonces no sería necesario almacenar un paquete completo en la memoria 252A intermedia de transmisión antes de que se inicie la recuperación de dicho paquete. En la realización preferida, en tales circunstancias, se emplea un atajo por el cual el paquete de datos Ethernet entrante se suministra al configurador 288 de tramas de radio (figura 4) antes de que se reciba el paquete completo en la memoria 252A intermedia de transmisión.
La figura 13 ilustra un diagrama de bloques esquemático de una parte 280 de sincronización de trama de radio a Ethernet de la lógica 250 de control de la velocidad de transmisión (figura 4) según la presente invención. La memoria 252B intermedia de recepción forma una parte de las memorias 252 intermedias de velocidad de transmisión (figura 4). En la memoria 252B intermedia de recepción se reciben paquetes Fast Ethernet 100BASE-T recuperados de tramas 350 de radio (figura 6) y una señal RXDV recuperada de datos válidos de recepción, procedentes del bloque 256 de sincronización/desincronización de paquetes, tal como se ha explicado anteriormente con referencia a la figura 4. La señal de reloj generada internamente a 27,5 MHz es síncrona con las tramas 350 de radio (figura 6) y se utiliza para cronometrar los paquetes de datos Ethernet entrantes en la memoria 252B intermedia de recepción. Los paquetes de datos Ethernet almacenados en la memoria 252B intermedia de recepción se recuperan y proporcionan al transceptor 212 (figura 3) según un reloj a 25 MHz.
Si no se emplea un ensanchamiento del espectro para los datos comunicados a través del enlace 102, entonces la señal de reloj utilizada para cronometrar los datos dentro de la memoria 252B intermedia de recepción funciona preferiblemente a 27,5 MHz. Dado que la señal de reloj utilizada para recuperar datos de la memoria 252B intermedia de recepción funciona preferiblemente a 25 MHz, no existe posibilidad alguna de que la memoria 252B intermedia de recepción se vacíe mientras todavía se está recibiendo un paquete Ethernet en la memoria 252B intermedia de recepción.
Sin embargo, en el caso de que se emplee un ensanchamiento del espectro para los datos comunicados a través del enlace 102, la señal de reloj aplicada a la memoria 252B intermedia de recepción puede funcionar a una frecuencia inferior (por ejemplo, 13,75 MHz) que sea síncrona con la señal de reloj de 27,5 MHz generada internamente. En este caso sería posible que se vaciase la memoria 252B intermedia de recepción mientras todavía se estuviese recibiendo un paquete Ethernet en la memoria 252B intermedia de recepción. Así, la parte 280 de sincronización de la lógica 250 de control de la velocidad de transmisión evita este problema potencial, tal como se explica a continuación.
La señal de datos válidos de recepción recibida es proporcionada por el bloque 256 de sincronización/desincroniza-
ción (figura 4) a una primera entrada de un bloque 282 lógico de arbitraje y a una máquina 288 de estado de paquetes leídos. En respuesta al almacenamiento de un paquete Ethernet completo en la memoria 252B intermedia de recepción, tal como viene indicado por la señal de datos válidos recuperada, la lógica 282 de arbitraje ordena a un contador 284 de paquetes que incremente una cuenta en una unidad. A medida que se recuperan paquetes Ethernet de la memoria 252B intermedia de recepción, también se recupera una señal RXDV de datos válidos de la memoria 252B intermedia de recepción. Esta señal RXDV de datos válidos es utilizada por el transceptor 212 (figura 3) y se aplica a una segunda entrada del bloque 282 lógico de arbitraje. En respuesta a que un paquete Ethernet de datos completo se retire de la memoria 252B intermedia de recepción y se suministre al transceptor 212 (figura 3), tal como viene indicado por la señal RXDV de datos válidos, el bloque 282 lógico de arbitraje ordena al contador 284 de paquetes que reduzca la cuenta en una unidad. Así, el contador 284 de paquetes mantiene una cuenta al día de los paquetes de datos Ethernet completos en la memoria 252B intermedia de recepción.
Esta cuenta se proporciona por el contador 284 de paquetes a un bloque 286 de comparación de umbral. El bloque 286 de comparación de umbral notifica a una máquina 288 de estado de paquetes leídos cuándo se ha almacenado un número suficiente de paquetes Ethernet completos en la memoria 252B intermedia de recepción para iniciar la recuperación de los paquetes desde la memoria 252B intermedia de recepción. En la realización preferida, sólo necesita almacenarse un paquete Ethernet completo en la memoria 252B intermedia de recepción para activar la máquina 288 de estado de paquetes leídos para recuperar el paquete. Una vez activada para recuperar un paquete, la máquina 288 de estado de paquetes leídos activa una primera entrada a una compuerta 290 Y lógica. Una segunda entrada a la compuerta 290 Y lógica recibe una señal de habilitación de reloj de lectura de red LAN procedente del transceptor 212 (figura 3). Esta señal de habilitación de reloj de lectura de red LAN se activa cuando el transceptor 212 esta listo para recibir los datos de paquete Ethernet para comunicarlos a la UPS 106 (figura 1).
Una salida de la compuerta 290 Y lógica está acoplada a una entrada de lectura de la memoria 252B intermedia de recepción para recuperar el paquete de la memoria 252B intermedia de recepción. Al tiempo que se está recuperando, el paquete se proporciona al transceptor 212. Por consiguiente, este aspecto de la presente invención evita que la memoria 252B intermedia de recepción se vacíe mientras se está suministrando un paquete desde la memoria 252B intermedia de recepción al transceptor 212 (figura 3).
Un primer enfoque alternativo para evitar el flujo en exceso en la memoria 252B intermedia de recepción del terminal 100 durante periodos en los que se están comunicando datos por el enlace 102 inalámbrico según las velocidades de transmisión máximas, puede implementarse cuando una fuente de datos Ethernet (por ejemplo, un terminal en la red 128' LAN) está funcionando a una velocidad ligeramente más elevada que el reloj de referencia utilizado para retirar datos de la memoria 252B intermedia de recepción. Este enfoque incluye vigilar la profundidad actual de la memoria 252B intermedia de recepción y, a medida que aumenta la cantidad de espacio de almacenamiento ocupado, entonces se ajusta al alta la velocidad de transmisión de la fuente de datos Ethernet empleando un oscilador controlado por tensión. Según decrece la cantidad de espacio de almacenamiento ocupado, entonces la velocidad de transmisión del transceptor 212 se ajusta a la baja. Cuando la memoria intermedia está casi vacía, la velocidad de transmisión se fija al nivel normal de 25 MHz. Las referencias de frecuencia tanto de origen como local deben estar en un intervalo de 100 partes por millón por arriba o por debajo de los 25 MHz especificados para la norma Ethernet IEEE 802,3.
Un segundo enfoque alternativo para evitar el flujo en exceso en la memoria 252B intermedia de recepción del terminal 100 durante periodos en los cuales se están comunicando datos por el enlace 102 inalámbrico según velocidades de transmisión máximas, implica reducir el espacio mínimo entre paquetes utilizado para enviar paquetes retirados de la memoria 252B intermedia de recepción. Por ejemplo, en vez de utilizar tiempos de 12 bytes para representar el espacio entre paquetes, el espacio entre paquetes puede estar representado por tiempos de 11 bytes. Esto puede tener como resultado una violación de la norma IEEE 802,3 para el espacio mínimo entre paquetes, sin embargo, se espera que este resultado sea más deseable que la pérdida de datos de paquete si se produjese un flujo en exceso en la memoria 252B intermedia de recepción.
Un tercer enfoque alternativo para evitar el flujo en exceso en la memoria 252B intermedia de recepción del terminal 100 durante periodos en los cuales se están comunicando datos por el enlace 102 inalámbrico según velocidades de transmisión máximas, es que el microprocesador 230 del terminal 100 envíe una orden para el control del enlace al terminal 100'. Esta orden para el control del enlace proporciona un paquete de pausa al conmutador 600' de capa dos (sin embargo, dado que el conmutador 600' de capa dos y las memorias 602' intermedias de paquetes asociadas no se muestran porque el terminal 100' es idéntico al terminal 100, se entenderá que el conmutador 600 de capa dos y las memorias 602 intermedias de paquetes ilustradas en la figura 16 tienen partes contrapuestas idénticas en el terminal 100', a las que se hace referencia en el presente documento como 600' y 602'). El paquete de pausa hace que el conmutador 600' almacene temporalmente paquetes en sus memorias 602' intermedias de paquetes asociadas en vez de enviar estos paquetes a la memoria 252B intermedia de recepción.
La figura 14 ilustra un diagrama de bloques esquemático del módulo 246 de microondas (MMO) (figura 3) y de la antena 508 de microondas según la presente invención. El módulo 246 MMO constituye un transceptor inalámbrico para implementar una comunicación inalámbrica por el enlace 102 (figura 1). El MMO 246 incluye un conversor 500 elevador de transmisión (C/E-TX) acoplado para recibir señales del modulador 242 de transmisión. El C/A TX 500 convierte al alza señales de FI de 490 MHz recibidas del modulador 242 de transmisión a frecuencia de microondas para la transmisión por el enlace 102. En la realización preferida, la frecuencia de transmisión por el enlace 102 puede seleccionarse bajo el control del microprocesador 230 en saltos de 12,5 MHz a través de dos bandas de microondas adyacentes (por ejemplo, 38,6-39,2 GHz y 39,3-40,0 GHz).
Un amplificador 502 de potencia de transmisión (A/P TX), acoplado al conversor 500 elevador de transmisión, amplifica las señales de microondas proporcionadas por el conversor 500 elevador de transmisión hasta un nivel apropiado. En la realización preferida, el amplificador 502 de potencia de transmisión tiene un punto de compresión de 1 dB en aproximadamente 17 dBm. La potencia nominal se fija preferiblemente en 11 dBm, sin embargo, la potencia de transmisión es controlable selectivamente por el microprocesador 230 en respuesta al desvanecimiento por lluvia detectado, interferencias detectadas o en respuesta a una orden para el control del enlace.
Un filtro 504 de subbanda de transmisión, acoplado a la salida del amplificador 502 de potencia de transmisión, filtra frecuencias no deseadas de la señal de microondas a transmitir por el enlace 102. El módulo 246 de microondas incluye un diplexor 506 acoplado al filtro 504 de subbanda de transmisión. El diplexor 506 acopla el módulo 246 de microondas a la antena 508 de microondas para una comunicación por dúplex completo a través del enlace 102 por el módulo 246 de microondas. La antena 508 de microondas transmite señales de microondas por el enlace 102 y recibe señales de microondas procedente del enlace 102.
Una señal de microondas, recibida desde el enlace 102 por la antena 508, se proporciona a un filtro 510 de subbanda de recepción a través del diplexor 506. El filtro 510 de subbanda de recepción filtra frecuencias no deseadas de la señal recibida y proporciona una señal filtrada a un amplificador 512 de bajo ruido (ABR). A continuación, la señal recibida es convertida a la baja, preferiblemente hasta una FI de 150 MHz, por un conversor 514 reductor de recepción (C/R RX). Sin embargo, resultará evidente que puede seleccionarse una frecuencia distinta a 150 MHz. Un circuito 516 de control de ganancia automática de frecuencia intermedia (CGA FI) ajusta el nivel de la señal convertida a la baja hasta un nivel predeterminado. Una salida formada por el CGA FI 516 del circuito 514 se suministra al demodulador 244 de recepción.
Según la realización preferida de la presente invención, un sintetizador 518 de frecuencias de microondas incluido en el módulo 246 de microondas se sincroniza a una señal de referencia del oscilador de cristal de precisión y es controlado digitalmente por el microprocesador 230 (figura 3) con una capacidad de salto de 12,5 MHz. Dos salidas del sintetizador 516 de frecuencias se sincronizan cada una a la misma señal de referencia de del oscilador de cristal y se proporcionan al conversor 500 elevador de transmisión y al conversor 514 reductor de recepción para realizar, respectivamente, la conversión al alza y la conversión a la baja.
La figura 15 ilustra una vista en perspectiva de la antena 508 de microondas y un alojamiento 550 para la unidad 104 externa (figuras 1 y 3) según la presente invención. El alojamiento 550 protege la UE 104 de las condiciones ambientales, tales como la lluvia, la nieve y la luz solar, que pueden experimentarse en tejados donde normalmente se coloca la UE 104. El alojamiento 550 incluye una brida 552 para sujetar la antena 508 y unas aletas 554 de refrigeración para disipar el calor generado por los circuitos eléctricos de la UE 104. Un cable 556, que preferiblemente es resistente a la intemperie y está blindado eléctricamente, se extiende entre la UE 104 y la UPS 106 y las conecta eléctricamente (figuras 1 y 3). Así, el cable 556 incluye cada uno de los cables 108, 110, 112 y 114 (figuras 1 y 3).
La figura 16 ilustra un diagrama de bloques esquemático de una realización alternativa de la CAM 222' de procesamiento de señales digitales y del configurador 228' de tramas de radio según la presente invención. A los elementos ilustrados en la figura 16 que tienen una correspondencia funcional de uno a uno con los elementos ilustrados en la figura 4 se les otorga el mismo número de referencia, pero se distinguen porque el número de referencia es primo. En un aspecto, la disposición mostrada en la figura 16 difiere de la ilustrada en la figura 4 porque se añaden un conmutador 600 de capa dos y una memoria 602 intermedia de paquetes asociada.
Según la realización de la CAM 222' ilustrada en la figura 16, el conmutador 600 de Ethernet está acoplado a los transceptores 212, 214 (figura 3) y las memorias 602 intermedias de paquetes. Las memorias 602 intermedias de paquetes proporcionan un almacenamiento temporal para los paquetes mientras se dirigen a través del conmutador 600. El conmutador 600 también está acoplado al microprocesador 230 a través de una interfaz 604 y a la lógica 250' de control de la velocidad de transmisión a través de una interfaz 606. El conmutador 600 puede ser un conmutador convencional de capa dos de red Ethernet que tiene un puerto 100BASE-T acoplado al cable 108 y un puerto 10BASE-T acoplado al cable 110. En la realización preferida, el conmutador 600 también incluye un puerto de 10BASE-T que está acoplado al microprocesador 230 a través de la interfaz 604 y un puerto 100BASE-T IIM que está acoplado a la lógica 250' de control de la velocidad de transmisión a través de la interfaz 606.
El tráfico para la gestión de la red y el control del enlace en forma de paquetes Ethernet recibidos por el conmutador 600 procedentes del transceptor 212, el transceptor 214 o la interfaz 606, y que incluye la dirección CAM del microprocesador 230 como una dirección de destino, es dirigido al microprocesador 230, a través de la interfaz 604, por el conmutador 600. De manera similar, el microprocesador 230 envía paquetes Ethernet a la lógica 250' de control de la velocidad de transmisión a través del conmutador 600 para la comunicación por el enlace 102 y a los transceptores 212, 214 a través del conmutador 600 para la comunicación con el encaminador o conmutador 116 (figura 1).
En la realización preferida, el conmutador 600 implementa una técnica de control del flujo según IEEE 802,3x. Según la presente invención, la técnica de control del flujo es iniciada selectivamente por la lógica 250' de control de la velocidad de transmisión enviando un paquete de pausa al conmutador 600 a través de la interfaz 606. Cada paquete de pausa incluye una indicación de cuánto tiempo debe permanecer activa la técnica de control del flujo. En respuesta a la recepción del paquete de pausa, el conmutador 600 no proporciona paquetes que se reciben procedentes de los transceptores 212, 214 o de la interfaz 604 en la interfaz 606. En su lugar, cuando la técnica de control de flujo está activa, el conmutador 600 pone en cola tales paquetes almacenándolos en las memorias 602 intermedias de paquetes. Preferiblemente, la señal de pausa puede iniciarse durante varios cientos de milisegundos, mientras los paquetes se reciben procedentes de los transceptores 212, 214 o de la interfaz 604, sin pérdida de ninguno de tales paquetes. Cuando transcurre el tiempo indicado, la técnica de control de flujo se desactiva. Al desactivar la técnica de control de flujo, el conmutador 600 recupera los paquetes en cola de las memorias 602 intermedias de paquetes y los suministra a la lógica 250' de control de la velocidad de transmisión a través de la interfaz 606.
La lógica 250' de control de la velocidad de transmisión envía un paquete de pausa con un periodo de activación indicado en respuesta a una señal de control de retención recibida de las memorias 252' intermedias de velocidad de transmisión a través de una línea 608 de señales. Cuando se activa, la señal de retención proporcionada a través de la línea 608 de señales indica que las memorias 252' intermedias de velocidad de transmisión están casi llenas. El periodo de activación indicado, incluido en el paquete de pausa, es apropiado para permitir que se retiren datos suficientes de las memorias 252' intermedias de velocidad de transmisión y se comuniquen por el enlace 102 a través de tramas 350 de radio.
Como ejemplo del funcionamiento de la CAM 222', se supone que se detecta un desvanecimiento por lluvia o interferencias en el enlace 102 por un incremento en una tasa medida de errores en los bits (TEB). En respuesta, el microprocesador 230 emite un orden para el control del enlace que ocasiona que se reduzca la velocidad de transmisión de datos para el enlace 102. Como resultado de esta menor velocidad de transmisión de datos para el enlace 102, las tramas 350 de radio se forman con menos rapidez y, por tanto, se retiran datos de las memorias 252' intermedias de velocidad de transmisión a un ritmo inferior. Si la velocidad de transmisión de datos reducida tiene como resultado que casi se llenen las memorias 252' intermedias de velocidad de transmisión, las memorias 252' intermedias de velocidad de transmisión activan la señal de retención a través de la línea 608 de señales. En respuesta, la lógica 250' de control de la velocidad de transmisión envía un paquete de pausa al conmutador 600. A continuación, mientras el control de flujo está activo, los paquetes recibidos del transceptor 212, 214 o de la interfaz 604 para la comunicación por el enlace 102 se ponen en cola temporalmente en las memorias 602 intermedias de paquetes. Por consiguiente, la CAM 222' según la presente invención implementa una técnica de control de flujo para adaptar una velocidad actual de transmisión de datos por el enlace 102 a una velocidad de transmisión a la que se reciben paquetes Ethernet por la CAM 222' procedentes de la UPS 106 (figuras 1 y 3) sin pérdida de los paquetes Ethernet.
Adicionalmente, la realización de la CAM 222' ilustrada en la figura 16 incluye un bloque 612 de cifrado/descifrado acoplado entre la lógica 250' para el control de la velocidad de transmisión y las memorias 252' intermedias de velocidad de transmisión. Por consiguiente, para paquetes que van a ser transmitidos por el enlace 102, el bloque 612 de cifrado/descifrado cifra los paquetes de datos Ethernet antes almacenar temporalmente los paquetes de datos en las memorias 252' intermedias de velocidad de transmisión. A la inversa, los paquetes Ethernet recibidos, procedentes del enlace 102, son descifrados por el bloque 612 de cifrado/descifrado antes de proporcionarse al conmutador 600. Una memoria 614 intermedia acoplada al bloque 612 de cifrado/descifrado, proporciona un almacenamiento temporal de memoria para el uso durante el cifrado/descifrado de los paquetes Ethernet. Una línea 610 de señales de control de inicio del cifrado, acoplada entre el bloque 612 de cifrado/descifrado y la memoria 254' intermedia de estado/longitud, es utilizada por el bloque 612 de cifrado/descifrado para ordenarle a la memoria 254' intermedia de estado/longitud que proporcione una etiqueta de cifrado y un número de secuencia al bloque 256' de sincronización/desincronización de paquetes. Esta disposición, que incluye el bloque 612 de cifrado/descifrado, proporciona una ventaja sobre la disposición ilustrada en la figura 4 porque se mejora la seguridad de los datos.
La figura 17 ilustra una estructura 700 de trama para paquetes Ethernet 100BASE-T reformados, formados por la CAM 222' y el configurador 228' de tramas de radio, ilustrados en la figura 16. Cuando el paquete se retira de las memorias 252' intermedias de velocidad de transmisión y se reforma para la inserción en una trama 350 de radio (figura 6), la etiqueta de cifrado y el número de secuencia proporcionados por la memoria 254' intermedia de estado/longitud (figura 16) se adjuntan a la trama 700 reformada de paquetes en un campo 702 de etiquetas de cifrado y en un campo 704 de números de secuencia, respectivamente. La etiqueta de cifrado indica una casilla clave apropiada, utilizada para cifrar los datos, mientras que el número de secuencia proporciona información de sincronización al terminal que recibe la trama 700 Ethernet de datos reformada procedente del enlace 102 inalámbrico. A los campos de la trama 700 reformada de paquetes, ilustrados en la figura 17, que tiene una correspondencia funcional de uno a uno con los mostrados en la figura 5 se les da el mismo número de referencia, primo.
Con referencia a la figura 16, esta disposición también difiere de la ilustrada en la figura 4 en que se prescinde del aleatorizador/desaleatorizador 262 de NP y del codificador/decodificador 264 diferencial y, en vez de ello, un bloque 616 de contramedidas adaptables toma su lugar. El bloque 616 de contramedidas adaptables responde a una orden de cambio de la velocidad de transmisión emitida por el microprocesador 230 al cambiar la velocidad de transmisión a la que se comunican los datos por el enlace 102 inalámbrico. La velocidad de transmisión a la que se comunican los datos puede responder a un incremento detectado de la tasa de errores en los bits debido a un desvanecimiento por lluvia o puede ser para reducir las interferencias con enlaces inalámbricos próximos, tal como para reducir las interferencias entre terminales de abonados en una red de punto a multipunto.
La figura 18 ilustra un diagrama de bloques esquemático del bloque 616 de contramedidas adaptables según la presente invención. Un multiplexor 750 está acoplado al bloque 260' de configuración de tramas (figura 16) para comunicar supertramas 380 de radio (figura 7) con el bloque 260' de delimitación. Un primer aleatorizador/desaleatorizador 262A' de NP, un segundo aleatorizador/desaleatorizador 262B' de NP y un primer codificador/decodificador 264A' diferencial están acoplados cada uno para recibir supertramas 380 de radio procedentes del multiplexor 750 dependiendo del acondicionamiento del multiplexor 750 por parte de la señal de control de cambio de velocidad de transmisión.
En la realización preferida, los aleatorizadores/desaleatorizadores 262A', 262B', 262C' de NP realizan una aleatorización sobre las supertramas 380 de radio de una manera idéntica que el aleatorizador/desaleatorizador 262 de NP ilustrado en las figuras 4 y 8. Las supertramas 380 de radio aleatorizadas por el aleatorizador/desaleatorizador 262A' de NP se proporcionan a un segundo codificador/decodificador 264B' diferencial. Los codificadores/decodificadores 264A', 264B' y 264C' diferenciales realizan preferiblemente una codificación y una decodificación de una manera idéntica que el codificador/decodificador 264 diferencial ilustrado en la figura 4. A continuación, las supertramas 380 de radio codificadas por el segundo codificador/decodificador 264B' se suministran a un asignador 266' QAM de constelaciones. Preferiblemente, el asignador 266' QAM de constelaciones realiza una asignación QAM de constelaciones de una manera idéntica que el asignador 266 QAM de constelaciones ilustrado en las figuras 4 y 16. Un multiplexor 756 está acoplado al asignador 266' QAM de constelaciones para comunicar supertramas 380 de radio codificadas con el demodulador 244 Rx (figura 3) y el modulador 242 Tx (figura 3). Por tanto, cuando se selecciona un primer trayecto a través del aleatorizador/desaleatorizador 262A' de NP, el segundo codificador/decodificador 264B' diferencial y el asignador 266' QAM de constelaciones, las supertramas 380 de radio se acondicionan de manera idéntica para la transmisión y la recepción, al igual que cuando pasan a través del aleatorizador/desaleatorizador 262 de NP, el codificador/decodificador 264 diferencial y el asignador QAM de constelaciones ilustrados en la figura 4. En la realización preferida, el primer trayecto acondiciona las supertramas 380 de radio según la 16 QAM.
El tercer codificador/decodificador 264C' diferencial está acoplado al aleatorizador/desaleatorizador 262B' de NP y a un asignador 752A de constelaciones de desplazamiento de fase en cuadratura (MDFC). El asignador 752A MDFC de constelaciones asigna partes de la trama 350 de radio a símbolos MDFC según técnicas de modulación por desplazamiento de fase en cuadratura (MDFC). Se comunican supertramas 380 de radio entre el asignador 752A MDFC de constelaciones y el multiplexor 756. Así, cuando se selecciona un segundo trayecto a través del aleatorizador/desaleatorizador 262B' de NP, el codificador/decodificador 264C' diferencial y el asignador 752A MDFC de constelaciones, las supertramas 380 de radio se acondicionan para la transmisión y la recepción según el formato MDFC.
Un segundo asignador 752B MDFC de constelaciones está acoplado al codificador/decodificador 264A' diferencial y a un aleatorizador/desaleatorizador 262C' de NP. El asignador 752B DFC de constelaciones asigna partes de la trama 350 de radio a símbolos MDFC según técnicas de modulación por desplazamiento de fase en cuadratura (MDFC), idénticamente al asignador 752A MDFC de constelaciones. Se comunican supertramas 380 de radio entre el asignador 752B DFC de constelaciones y el multiplexor 756. Así, cuando se selecciona un tercer trayecto entre el codificador/decodificador 264A' diferencial, el asignador 752B MDFC de constelaciones y el aleatorizador/desaleatorizador 262C' de NP, las supertramas 380 de radio se acondicionan para la transmisión y la recepción en formato MDFC con ensanchamiento del espectro. Al recibirlas, las supertramas 380 de radio encaminadas por este tercer trayecto se desensanchan y decodifican apropiadamente para la comunicación con el bloque 260' configurador de tramas.
Para que las supertramas 380 de radio sean recibidas apropiadamente por un terminal de recepción (por ejemplo, el terminal 100 ilustrado en la figura 1), es importante que se seleccione el trayecto apropiado a través del bloque 616 de contramedidas adaptables para cada supertrama 380 de radio. Esto puede lograrse al notificar el terminal 100 de transmisión al terminal 100' de recepción la manera y la velocidad de transmisión en las que el terminal 100 de transmisión está transmitiendo supertramas 380 de radio.
La figura 19 ilustra un gráfico del nivel de la señal recibida frente al tiempo como resultado de un desvanecimiento por lluvia. Haciendo referencia a las figuras 1 y 20 y suponiendo que el terminal 100 está recibiendo datos procedentes del terminal 100' a través del enlace 102 inalámbrico. Cuando cae lluvia entre los terminales 100 y 100', el nivel de la señal portadora de microondas recibida por el terminal 100, el nivel de señal recibida (NSR), cae con el tiempo a medida que la lluvia aumenta con el tiempo. Por tanto, dependiendo de las condiciones meteorológicas, el NSR puede descender finalmente desde un nivel normal a unos niveles por debajo del umbral fijados en N1-N8. Cuando el NSR es superior al nivel N1 umbral, esto representa un nivel insustancial de desvanecimiento por lluvia. Sin embargo, cuando el NSR es inferior al nivel N8 umbral, esto representa un nivel extremo de desvanecimiento por lluvia. Los niveles N2-N7 umbrales representan niveles progresivamente crecientes de desvanecimiento por lluvia entre los extremos representados por N1 y N8. El ritmo con el que decrece el NSR (la pendiente medida) también puede variar en función de las condiciones meteorológicas. Similarmente, según mejoran las condiciones meteorológicas, el NSR puede volver al nivel normal. En respuesta al desvanecimiento por lluvia, la tasa de errores en los bits (TEB) tiende a aumentar. Así, las contramedidas adaptables implementadas por la presente invención pueden detectar la presencia de desvanecimiento por lluvia midiendo el NSR o la TEB.
Adicionalmente, la TEB tiende a incrementarse en respuesta a interferencias entre enlaces inalámbricos próximos. Sin embargo, una diferencia importante entre el desvanecimiento por lluvia y las interferencias es que, en el caso de interferencias, el NSR puede permanecer a un nivel normal mientras aumenta la TEB. Por consiguiente, las contramedidas adaptables implementadas por la presente invención pueden detectar los efectos de las interferencias midiendo la TEB.
Por consiguiente, en la realización preferida, la presente invención responde tanto al NSR medido como a la TEB medida. Para simplificar el siguiente análisis, un ejemplo implica una repuesta a un desvanecimiento por lluvia detectado mediante la medición del NSR. Sin embargo, resultará evidente que puede realizarse una respuesta idéntica midiendo la TEB. Así, en el siguiente análisis, la TEB, en vez del NSR, se compara con los varios umbrales descritos (adicionalmente, los operadores > y < se intercambian entre sí). Adicionalmente, resultará evidente que, con unas modificaciones apropiadas, puede realizarse una respuesta tanto para el NSR como para la TEB.
La figura 20 ilustra un diagrama de flujo para implementar contramedidas según la presente invención en respuesta a un NSR medido. En la realización preferida, el microprocesador 230 (figura 3) se programa apropiadamente para implementar el diagrama de flujo ilustrado en la figura 20. En un primer estado 800, el terminal 100 se configura para comunicar datos en 16 QAM. A continuación, el flujo del programa pasa del estado 800 a un estado 802. En el estado 802, se realiza una determinación sobre si el NSR ha caído por debajo del nivel N1 umbral. Si el NSR no ha caído por debajo del nivel N1 umbral, entonces el flujo del programa vuelve al estado 800.
Sin embargo, si el NSR ha caído por debajo del nivel N2 umbral, entonces el flujo del programa pasa a un estado 804. En el estado 804 se realiza una determinación sobre si el ritmo al que está cambiando el NSR excede de una primera pendiente Z1 predefinida. Si el ritmo no sobrepasa la pendiente Z1 predefinida, entonces el flujo del programa pasa del estado 804 al estado 806. En el estado 806, se toma una determinación acerca de si el NSR ha caído por debajo del umbral N4. Si el NSR no ha caído por debajo del umbral N4, entonces el flujo del programa vuelve al estado
800.
Sin embargo, si el NSR ha caído por debajo del umbral N4, entonces el flujo del programa pasa del estado 806 a un estado 808. Si la determinación tomada en el estado 804 dio como resultado una determinación de que el ritmo sí sobrepasó la pendiente Z1 predefinida, entonces el flujo del programa pasa del estado 804 a un estado 808. En el estado 808, el terminal se configura para transmitir datos según la MDFC (sin ensanchamiento del espectro). A continuación, el flujo del programa pasa del estado 808 a un estado 810.
En el estado 810, se toma una determinación sobre si el NSR se encuentra por encima del umbral N5. Si el NSR está por encima del nivel N5, entonces el flujo del programa pasa del estado 810 a un estado 812. En el estado 812, se realiza una determinación acerca de si el ritmo al que está cambiando el NSR excede de una pendiente Z2 predefinida. Si el ritmo sobrepasa la pendiente Z2, entonces el flujo del programa retorna al estado 800. Si el ritmo no sobrepasa la pendiente Z2, entonces el flujo del programa pasa del estado 812 a un estado 814.
En el estado 814, se realiza una determinación sobre si el NSR es superior al nivel N1 umbral. Si no lo es, entonces el flujo del programa retorna al estado 808. Si en el estado 814 el NSR está por encima del umbral N1, entonces el flujo del programa vuelve al estado 800.
Si en el estado 810 el NSR no es superior al umbral N5, entonces el flujo del programa pasa a un estado 816. En el estado 816, se toma una determinación sobre si el NSR se encuentra por encima del umbral N6. Si el NSR está por encima del nivel N6, entonces el flujo del programa retorna al estado 808. Si en el estado 810 el NSR no es superior al umbral 816, entonces el flujo del programa pasa de un estado 816 a un estado 818. En el estado 816, se realiza una determinación acerca de si el ritmo al que está cambiando el NSR sobrepasa una pendiente Z3 predefinida. Si no se sobrepasa la pendiente Z3, entonces el flujo del programa pasa del estado 818 a un estado 820.
En el estado 820, se realiza una determinación acerca de si el NSR es inferior al umbral N8. Si no lo es, entonces el flujo del programa retorna al estado 808. Si en el estado 820 el NSR no está por debajo del umbral N8, el flujo del programa pasa a un estado 822. Adicionalmente, si en el estado 818 se sobrepasa la pendiente Z3, el flujo del programa pasa al estado 822. En el estado 822, el terminal 100 se configura para comunicar datos según la MDFC con ensanchamiento del espectro.
Del estado 822, el flujo del programa pasa a un estado 824. En el estado 824, se realiza una determinación acerca de si el NSR es inferior al umbral N7. Si el NSR no es inferior al nivel N7, entonces el flujo del programa vuelve al estado 822. Si en el estado 824 el NSR es superior al umbral N7, entonces el flujo del programa pasa del estado 824 a un estado 826. En el estado 826, se toma una determinación sobre si el ritmo de cambio del NSR excede de una pendiente Z4 predeterminada. Si es así, el flujo del programa vuelve al estado 808. Si en el estado 826 no se sobrepasa la pendiente Z4, entonces el flujo del programa pasa a un estado 828.
En el estado 828, se realiza una determinación acerca de si el NSR está por encima de un umbral 828. Si lo está, el flujo del programa retorna al estado 808. Si en el estado 828 el NSR no sobrepasa el umbral 828, entonces el flujo del programa vuelve al estado 822.
Un aspecto importante de la presente invención es que se introduce una histéresis en el diagrama de flujo para cambiar la manera de la comunicación de datos en los estados 800, 808 y 822 en función del NSR. Por tanto, por ejemplo, para cambiar de 16 QAM a MDFC, el NSR debe caer por debajo de N2. Sin embargo, para cambiar de MDFC a 16 QAM, el NSR debe aumentar por encima de N1, donde N1 es mayor que N2. Esta histéresis reduce la frecuencia a la que se cambia la manera de comunicar los datos y evita que se produzcan oscilaciones entre dos cualesquiera de los estados 800, 808 y 822.
En una red MAN de punto a multipunto, un único nodo de red comunica supertramas 380 de radio a una pluralidad de otros nodos. La figura 21 ilustra una red de área metropolitana de punto a multipunto divida en sectores que tienen radios interiores y exteriores según la presente invención. Un nodo individual en un centro 900 se comunica con una pluralidad de nodos de abonado, designados como "r", situados a varias distancias radiales del centro 900 y en direcciones (sectores) diferentes. Una ventaja importante de la presente invención, que cambia en la manera en que se comunican datos por un enlace inalámbrico, puede utilizarse para reducir las interferencias entre nodos en un mismo sector, pero a distancias radiales distintas del centro 900.
Como ejemplo, supóngase que un primer nodo 902 de abonado está situado en un sector 904 a una distancia radial del centro 900 que es menor de 2 Km. Supóngase que un segundo nodo 906 de abonado también está situado en el sector 904, pero a una distancia radial del centro 900 mayor de 2 Km y menor de 4 Km. Si ambos nodos 902, 906 de abonado se comunican con el centro 900 de la misma manera, existe una probabilidad de que las comunicaciones destinadas al nodo 902 interfieran con las comunicaciones destinadas al nodo 906. Sin embargo, en la realización preferida de la presente invención, el bloque 616 de contramedidas adaptables (figuras 14 y 16) del primer nodo 902 de abonado se acondiciona para comunicar datos de una primera manera (por ejemplo, según la 16 QAM), mientras que el bloque 616 de contramedidas adaptables del segundo nodo 906 de abonado se acondiciona para comunicar datos de una segunda manera (por ejemplo, según la MDFC). El bloque 616 de contramedidas adaptables del centro 900 está acondicionado para la comunicación con cualquiera de los nodos 902, 906 cambiando alternantemente entre las primera y segunda maneras de comunicación. Esto se consigue acondicionando apropiadamente la señal de control de la velocidad de transmisión aplicada a los multiplexores 750, 756 (figura 18) del centro 900 en función de cuál es el nodo 902, 906 con el que se está comunicando actualmente.
En la realización preferida de la presente invención, se implementa un protocolo de autenticación de seguridad con fines de seguridad de los datos frente a personas que realicen escuchas. La figura 22 ilustra un enlace 102 inalámbrico entre dos terminales 100 y 100' en el que un terminal 950 no autorizado está intentando realizar escuchas en una comunicación entre los dos terminales 100, 100'. Cada terminal 100, 100' y 950 está preacondicionado para autenticar periódicamente el otro terminal al otro lado del enlace de comunicaciones. Con esta finalidad, a cada terminal se le asigna una contraseña única.
La autenticación de enlace se lleva a cabo de la siguiente manera: una vez que se ha establecido la comunicación entre los terminales 100 y 100', los terminales 100, 100' intercambian sus contraseñas. A continuación, a intervalos periódicos, el terminal 100 envía un mensaje de interrogación al terminal 100'. El mensaje de interrogación incluye un número de identificación y un número aleatorio. El terminal 100' recibe el número aleatorio y calcula una respuesta basada en una combinación matemática del número aleatorio y de su contraseña única. A continuación, el terminal 100' envía la respuesta calculada al terminal 100 junto con el mismo número de identificación que recibió.
El terminal 100 coteja entonces el número de identificación que recibe del terminal 100' con el mensaje de interrogación que envió anteriormente y luego compara la respuesta que recibió con una respuesta esperada. El terminal 100' determina la respuesta esperada en función de su conocimiento de la contraseña única asociada con el terminal 100' y de su conocimiento del número aleatorio incluido en la interrogación. Si la respuesta recibida se corresponde con la respuesta esperada, el terminal 100' envía un mensaje de éxito al terminal 100'. A continuación, se reanuda la comunicación de datos. Cada terminal 100, 100' autentica periódicamente al otro de manera simétrica.
Sin embargo, si la respuesta recibida no se ajusta a la respuesta esperada, en el terminal 100 se activa una alarma. En respuesta a la alarma, el terminal 100 mantiene el enlace 102 inalámbrico enviando y recibiendo tramas 350 de radio (figura 6) con el terminal 100, sin embargo, las tramas 350 de radio enviadas por el terminal 100 ya no llevan datos Ethernet 100BASE-T. En su lugar, se envía el código de separación entre paquetes. Adicionalmente, el terminal 100 está configurado para ya no detectar y separar paquetes Ethernet 100BASE-T de las tramas de radio recibidas. Así, se interrumpe el tráfico 100BASE-T en ambos sentidos. Los terminales siguen intentando reautenticar el enlace y, si lo consiguen, se reanuda la comunicación de paquetes 100BASE-T.
Es importante indicar que cada terminal 100, 100', 950 está configurado para recibir con éxito tramas de radio en todo momento, pero está configurado para recibir con éxito datos de paquetes 100BASE-T sólo si recibe una respuesta a un mensaje de interrogación que se corresponde con una respuesta esperada. La determinación de si una respuesta a un mensaje de interrogación es apropiada depende del conocimiento del número aleatorio incluido en el mensaje de interrogación.
Supóngase que, una vez que se establece el enlace 102 inalámbrico, el terminal 950 intenta realizar una escucha. Éste es un intruso no autorizado que está intentando recibir datos del enlace. Se espera que en una situación de este tipo, el terminal 950 tenga su transmisor silenciado para intentar evitar una detección. Dado que el transmisor del terminal 950 está silenciado, no puede autenticarse con cualquiera de los terminales 100, 100'. Así, aunque el terminal puede recibir respuestas a mensajes de interrogación enviados por los terminales 100, 100', no puede equiparar tal respuesta con una respuesta esperada porque el terminal 950 no tendrá conocimiento del número aleatorio enviado con la respuesta. Así, se activará una alarma en el terminal 950. Una vez que se produce esto, el terminal 950 ya no puede recibir datos de paquetes 100BASE-T. Por consiguiente, se evita la escucha intentada y se mantiene la seguridad de los datos.
La figura 23 ilustra una realización según la presente invención que tiene múltiples CAM 222A'', 222B'' de procesamiento digital multiplexados a un único configurador 228'' de tramas. Las CAM 222A'', 222B'' pueden ser cada uno idénticos a la CAM 222' ilustrado en la figura 16, mientras que el configurador 228'' de tramas puede ser idéntico al configurador 228' de tramas ilustrado en la figura 16. Esta realización permite que se reciban simultáneamente múltiples paquetes Ethernet 100BASE-T, uno para cada CAM 222A'', 222B''. Los paquetes Ethernet se almacenan temporalmente en cada CAM 222A'', 222B'' y luego se proporcionan al configurador 228'' a través de un multiplexor 980 según la multiplexación por división de tiempo. Los datos multiplexados por división de tiempo se comunican entonces por el enlace 102 inalámbrico. Según esta realización, el enlace 102 inalámbrico está configurado para comunicar datos a 200 Mbps. Resultará evidente que puede acoplarse un número, n, de CAM al multiplexor 980, consiguiéndose así una velocidad de transmisión de datos de n x 100 Mbps para el enlace 102 inalámbrico. Una disposición así está limitada por la capacidad máxima de banda ancha para el enlace 102 inalámbrico.
La presente invención se ha descrito en términos de realizaciones específicas que incorporan detalles para facilitar la comprensión de los principios de construcción y de funcionamiento de la invención. No se pretende que, en el presente documento, tal referencia a realizaciones y detalles específicos de la misma limite el alcance de las reivindicaciones adjuntas al mismo. Resultará evidente para los expertos en la técnica que pueden realizarse modificaciones en la realización escogida para la ilustración sin salirse del alcance de la invención. Específicamente, resultará evidente a un experto en la técnica que el dispositivo de la presente invención podría implementarse de varias maneras diferentes y que el aparato descrito anteriormente es tan sólo ilustrativo de la realización preferida de la invención y no es limitativo en modo alguno.

Claims (32)

1. Terminal para transportar paquetes de datos a través de tramas de radio, comprendiendo el terminal:
un receptor (212) de paquetes de datos para recibir paquetes de datos para la comunicación a través de un enlace inalámbrico en el que cada paquete de datos puede ser de diferente longitud;
un aparato (228) para dar formato a los paquetes de datos acoplado al receptor (212) de paquetes de datos, estando previsto el aparato para dar formato a los paquetes de datos para dar formato dinámicamente a los paquetes de datos de acuerdo con tramas (350) de radio, en el que cada trama de radio tiene la misma longitud y una longitud de un paquete de datos específico es menor, igual o mayor que la longitud del trama de radio, y en el que cada trama de radio incluye un campo de datos que tiene una longitud predeterminada para recibir los paquetes de datos, los paquetes de datos se reciben por el receptor de paquetes de datos de forma separada por una separación entre los paquetes, y un código representativo de la separación entre los paquetes se almacena en el campo de datos entre los paquetes de datos; y
un transceptor (246) inalámbrico acoplado al aparato (228) para dar formato a los paquetes, estando previsto el transceptor inalámbrico para la comunicación de las tramas de radio a través del enlace inalámbrico.
2. Terminal para transportar paquetes de datos a través de tramas de radio según la reivindicación 1, en el que el aparato para dar formato a los paquetes comprende además:
medios para realizar la corrección de errores sin canal de retorno en los datos procedentes de los paquetes de datos dando así formato a los datos con el error corregido;
medios para insertar los datos con errores corregidos en las tramas (350) de radio; y
medios para aleatorizar los datos dentro de las tramas (350) de radio.
3. Terminal según la reivindicación 1 ó 2, en el que los paquetes de datos están multiplexados en división de tiempo en las tramas de radio.
4. Terminal según la reivindicación 1, en el que el receptor de paquetes de datos recibe los paquetes de datos de una red de área local acoplada al receptor de paquetes de datos a través de un par de hilos trenzados.
5. Terminal según cualquiera de las reivindicaciones 1, 2 ó 4, en el que los paquetes de datos son paquetes de datos Fast Ethernet.
6. Terminal según la reivindicación 7, en el que el receptor de los paquetes de datos es un conmutador Ethernet.
7. Terminal según la reivindicación 6, en el que el conmutador Ethernet comprende un puerto 100BASE-T para recibir los paquetes de datos de la red de área local.
8. Terminal según la reivindicación 7, en el que el conmutador Ethernet comprende además un IIM (interfaz independiente de los medios) para proporcionar los paquetes de datos al aparato para dar formato a los paquetes.
9. Terminal según la reivindicación 1, en el que el receptor de paquetes de datos recibe los paquetes de datos de una red de área local acoplada al receptor de paquetes de datos a través de un cable de fibra óptica.
10. Terminal según las reivindicaciones 1 y 5, adaptado para comunicar las tramas (350) de radio a través del enlace inalámbrico de acuerdo con la comunicación por dúplex completo.
11. Terminal según cualquiera de las reivindicaciones 1, 5, que comprende además un sincronizador (256) de paquetes de datos acoplado al receptor (221) de paquetes de datos y al aparato (228) para dar formato a los paquetes de datos para sincronizar los paquetes de datos con una señal de reloj asociada con las tramas (350) de radio.
12. Terminal según la reivindicación 5, en el que el aparato (228) para dar formato a los paquetes comprende además medios para asignar partes de la trama (350) de radio a símbolos de modulación de amplitud en cuadratura.
13. Procedimiento para transportar paquetes de datos a través de tramas de radio, en el que el procedimiento comprende las etapas siguientes:
(a)
recibir paquetes de datos en los que no todos los paquetes de datos tienen la misma longitud, y recibir una separación entre paquetes entre cada dos paquetes contiguos;
(b)
dar formato a los paquetes de datos de acuerdo con las tramas (350) de radio, en el que cada trama de radio tiene la misma longitud y una longitud de un paquete de datos específico es menor, igual o mayor que la longitud de la trama de radio, cada trama de radio incluye un campo (356) de datos que tiene una longitud predeterminada, y en el que dar formato comprende colocar los paquetes de datos en el campo de datos uno tras otro e insertar un código representativo de una separación entre paquetes entre cada dos paquetes de datos contiguos; y
(c)
comunicar las tramas (350) de radio a través del enlace inalámbrico.
14. Procedimiento para transportar paquetes de datos a través de tramas de radio según la reivindicación 13, que comprende:
en la etapa (a), recibir paquetes de datos Fast Ethernet en un receptor (221) desde una primera red (128) de área local a través de un par de hilos trenzados;
comprendiendo además el procedimiento las etapas siguientes:
recibir las tramas (350) de radio del enlace inalámbrico;
reconstruir los paquetes de datos Fast Ethernet de las tramas (350) de radio recibidas; y
comunicar los paquetes de datos Fast Ethernet reconstruidos a una segunda red (128') de área local.
15. Procedimiento para transportar paquetes de datos a través de tramas de radio según la reivindicación 13, comprendiendo el procedimiento:
en la etapa (a): recibir paquetes de datos Ethernet, incluyendo cada paquete de datos un preámbulo y un delimitador de comienzo de trama; y extraer el preámbulo y el delimitador de comienzo de trama;
en la etapa (b): dar formato a los datos del paquete de acuerdo con las tramas (350) de radio, incluyendo la etapa de dar formato las etapas siguientes:
adjuntar un campo de sincronización a los datos del paquete; y
adjuntar un campo de longitud a los datos del paquete.
16. Procedimiento para transportar paquetes de datos a través de tramas de radio según la reivindicación 13 ó 15, comprendiendo el procedimiento, en la etapa (a), recibir paquetes de datos Ethernet en los que cada paquete de datos incluye un bit de datos válidos para cada parte de los datos del paquete y extraer cada bit de datos válidos.
17. Procedimiento según la reivindicación 16, en el que cada parte de datos del paquete tiene una longitud de cuatro bits.
18. Procedimiento según la reivindicación 13, en el que la etapa de recibir los paquetes de datos comprende una etapa de recibir los paquetes de datos de una red de área local a través de un par de hilos trenzados.
19. Procedimiento según la reivindicación 13 que comprende además una etapa de asignar partes de la trama de radio a símbolos de modulación de amplitud en cuadratura.
20. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 13, 14, 15, 16, en el que la etapa de dar formato a los paquetes de datos de acuerdo con tramas (350) de radio incluye una etapa de multiplexión en división de tiempo los paquetes de datos en las tramas de radio.
21. Procedimiento según la reivindicación 15 ó 18, en el que los paquetes de datos son paquetes Fast Ethernet.
22. Procedimiento según la reivindicación 21, en el que el código representativo de una separación entre paquetes es representativo de una separación entre paquetes de aproximadamente 0,96 \mus.
23. Procedimiento según la reivindicación 13, que comprende además las etapas siguientes:
recibir las tramas de radio del enlace inalámbrico, y
reconstruir los paquetes de datos a partir de tramas de radio recibidas.
24. Procedimiento según la reivindicación 15, que comprende además una etapa de insertar un valor de sincronización que está de acuerdo con un código Willard en el campo de sincronización.
25. Procedimiento según la reivindicación 15, que comprende además una etapa de insertar un valor de longitud y un código de corrección de errores para corregir los errores en el valor de longitud en el campo de longitud.
26. Procedimiento según la reivindicación 25, en el que el código de corrección de errores es un código de corrección de errores Golay.
27. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 13, 14, en el que cada trama (350) de radio incluye un campo de datos que tiene una longitud predeterminada y en el que la etapa de dar formato incluye una etapa de colocar los paquetes de datos en el campo de datos.
28. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 13, 14, 15, 16, 27, que comprende además una etapa de sincronizar los paquetes de datos a una señal de reloj asociada con las tramas de radio.
29. Procedimiento según la reivindicación 16 ó 28 que comprende además las etapas siguientes:
almacenar cada parte de datos del paquete en localizaciones sucesivas de una memoria intermedia; y
extraer los datos del paquete de la memoria intermedia de paquetes antes de realizar la etapa de dar formato.
30. Procedimiento según la reivindicación 16 que comprende además una etapa de almacenar el bit de datos válidos para cada parte de los datos del paquete en combinación con la parte de cuatro bits de los datos del paquete.
31. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 13, 14, 15, 16, en el que la etapa de dar formato a los paquetes de datos de acuerdo con las tramas (350) de radio se realiza de manera que la trama de radio incluye más de uno, exactamente uno o una fracción de un paquete de datos.
32. Procedimiento según la reivindicación 15, que comprende además una etapa de comunicación de las tramas (350) de radio a través del enlace inalámbrico de acuerdo con la comunicación por dúplex completo.
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