ES2242785T3 - Transmision de datos. - Google Patents

Abstract

Método para transmitir datos en un sistema de transmisión de datos que comprende un primer nodo (40) y una pluralidad de segundos nodos (41-47), estando configurado el primer nodo para contactar con los segundos nodos en un orden predeterminado, y estando configurado cada segundo nodo para transmitir datos al primer nodo inmediatamente después de haber sido contactado por el primer nodo, caracterizado dicho método porque: cuando el segundo nodo tiene datos para transmitir al primer nodo y otro segundo nodo, por orden, no transmitió los datos al primer nodo en la oportunidad anterior que tuvo para hacerlo, al menos algunos de los datos son encaminados desde dicho segundo nodo a dicho otro segundo nodo para su transmisión al primer nodo a través de dicho otro segundo nodo.

Description

Transmisión de datos.

La presente invención se refiere a métodos para la transmisión de datos, por ejemplo, en sistemas de comunicaciones inalámbricas, y sistemas para la transmisión de datos.

Un esquema para organizar nodos en un sistema de transmisión de datos se conoce como esquema maestro-esclavo. Esto se ilustra en la Figura 1. Una serie de unidades esclavas 1 pueden comunicarse con una unidad maestra 2. En ese ejemplo, los esclavos y el maestro, conjuntamente, constituyen una pico-red. La unidad maestra puede tener un enlace de datos 3 con nodos adicionales que se muestra, en general, como una red 4. Las unidades esclavas pueden comunicarse con la red 4 a través de la unidad maestra. En algunos sistemas, las unidades esclavas también pueden comunicarse directamente entre sí. Una forma de llevar a cabo dicho esquema es mediante la utilización del protocolo de comunicaciones Bluetooth.

En algunos de dichos sistemas solamente uno de los esclavos puede comunicarse con el maestro en cualquier momento determinado. Para ilustrar esto puede considerarse que existe un único canal para que los esclavos se comuniquen con el maestro, siendo dicho canal compartido por los esclavos. La Figura 2 es un diagrama de tiempo que muestra un ejemplo de esta configuración en un sistema Bluetooth. La Figura 2 muestra dos canales: un canal de enlace descendente 10 para la comunicación desde el maestro a los esclavos, y un canal de enlace ascendente 11 para la comunicación desde los esclavos al maestro. Los canales están divididos en intervalos de tiempo, que tienen una duración de 625 \mus. En este ejemplo, las divisiones de tiempo de enlace ascendente y de enlace descendente no se utilizan simultáneamente, de forma que los canales de enlace ascendente y de enlace descendente podrían incluso ser los mismos. En este ejemplo, hay 7 esclavos.

En un sistema Bluetooth, un esclavo puede enviar datos al maestro por canal de enlace ascendente únicamente si el esclavo fue contactado por el maestro en la división de tiempo anterior a través del canal de enlace descendente. Cada esclavo necesita poder enviar datos al maestro en algún momento y no puede hacerlo hasta tanto haya sido contactado por el maestro. No obstante, el maestro desconoce el momento en que un esclavo tiene datos para enviar, y por lo tanto, no puede saber cuándo y a cuál de los esclavos contactar para lograr una eficacia óptima. Para superar esta dificultad, el maestro está normalmente configurado para contactar cíclicamente con cada uno de los esclavos, facilitándoles así la oportunidad de enviar los datos a través del enlace ascendente basándose en turnos circulares. Esto se muestra en la figura 2. El maestro consulta a cada uno de los esclavos cíclicamente, como se muestra en los paquetes 20 a 27, que están conectados a los esclavos 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 y otra vez al 1. Los esclavos que tienen datos para enviar al maestro los envían en respuesta a los paquetes que se conectan con ellos, como se muestra mediante los paquetes 30 a 34, desde los esclavos 1, 2, 3, 7 y nuevamente 1.

El algoritmo de turno circular tiene como ventaja que puede organizarse fácilmente. No obstante, presenta como desventaja que el canal de enlace ascendente sólo puede utilizarse al 100% cuando todos los esclavos tienen datos para enviar al maestro.

El impacto del algoritmo de turno circular sobre la utilización del canal se muestra en la Figura 3. La Figura 3 asume que a cada esclavo se le asigna su propio canal de enlace ascendente físico para transmitir datos al maestro, y su propio canal físico de enlace descendente, para recibir datos del maestro. Estos canales físicos pueden distinguirse por la frecuencia, por ejemplo. En el sistema que se muestra en la Figura 3, un esclavo n tiene asignados un canal de enlace descendente 2n-1 y un canal de enlace ascendente 2n. La Figura 3 muestra un ejemplo de utilización de las frecuencias 1 a 14 durante las divisiones de tiempo T1 a T16.

Se han propuesto otros algoritmos con objeto de aumentar la utilización del canal de enlace ascendente. Estos sistemas hacen que el maestro favorezca más a unos esclavos que a otros. Por ejemplo, el maestro puede enviar más paquetes de contacto a esclavos que enviaron datos la última vez que tuvieron una oportunidad. Estos sistemas pueden mejorar la utilización de los canales. El documento WO 01/69861 propone un algoritmo en el cual un esclavo puede utilizar parte de una división de tiempo ya asignada a otro esclavo. No obstante, si el maestro desea favorecer a uno de los esclavos, los demás esclavos tendrán que contar con menos oportunidades para transmitir datos que en el caso del sistema de turno circular. Por tanto, aunque estos algoritmos pueden mejorar la utilización del canal, pueden aumentar el estado de latencia de los esclavos que transmiten datos esporádica-
mente.

En algunos sistemas, los esclavos pueden comunicarse directamente entre sí. Un esclavo puede enviar datos a otro esclavo mediante la transmisión de datos que están dirigidos a otro esclavo a través de su canal de enlace ascendente.

Se necesita un sistema que permita aumentar la utilización del canal al tiempo que se mantiene un estado de latencia relativamente bajo.

De acuerdo con un aspecto de la presente invención, se facilita un método para la transmisión de datos en un sistema de transmisión de datos que comprende un primer nodo y una pluralidad de segundos nodos, estando configurado el primer nodo para contactar con los segundos nodos en un orden predeterminado, y estando configurado cada segundo nodo para transmitir datos al primer nodo inmediatamente después de haber sido contactado por el primero nodo; el método incluye: si un segundo nodo tiene datos para transmitir al primer nodo, y otro segundo nodo, por orden, no transmitió datos al primer nodo en la anterior oportunidad que tuvo para hacerlo, el envío de al menos los datos de dicho segundo nodo a dicho otro segundo nodo para su transmisión al primer nodo a través de dicho otro segundo nodo.

Preferiblemente, si un segundo nodo tiene sus propios datos para transmitir al primer nodo, los enviará antes que transmitir al primer nodo los datos que ha recibido de otro segundo nodo.

Preferiblemente, si un segundo nodo ha enviado sus propios datos a otro segundo nodo para su transmisión al primer nodo, supervisa las transmisiones al primer nodo para determinar si dichos datos se han transmitido al primer nodo.

Preferiblemente, si un segundo nodo ha enviado datos a otro segundo nodo para su transmisión al primer nodo, supervisa las transmisiones al primer nodo para determinar si dichos datos se han transmitido al primer nodo.

Preferiblemente, si dichos datos no se han transmitido al primer nodo antes de que dicho segundo nodo siguiente tenga una oportunidad para transmitir datos al primer nodo, transmite dichos datos al primer nodo.

Preferiblemente, cada segundo nodo está configurado para transmitir un paquete único de datos al primer nodo inmediatamente después de haber sido contactado por el primer nodo.

Preferiblemente, cada paquete de datos incluye una identificación del nodo que los transmite.

Preferiblemente, cada paquete de datos incluye una identificación del nodo al cual se transmite.

Preferiblemente, el primer y el segundo nodos se encuentran operativos de acuerdo con el protocolo Bluetooth.

Preferiblemente, el primer y el segundo nodos se comunican entre sí de forma inalámbrica.

En los dibujos adjuntos:

La figura 1 es un diagrama esquemático de un sistema de transmisión de datos.

La figura 2 es un diagrama de tiempo que muestra los paquetes de enlace ascendente y enlace descendente en un esquema de turnos circulares.

La figura 3 muestra la utilización de un canal en un esquema de turnos circulares.

La figura 4 es un diagrama esquemático de un sistema de transmisión de datos.

Las figuras 5 y 6 muestran la utilización de un canal, de acuerdo con un esquema mejorado.

A continuación, se describirá la presente invención mediante un ejemplo que hace referencia a los dibujos.

Una realización de la presente invención es aplicable a un sistema que comprende una unidad maestra y una pluralidad de unidades esclavas. Las unidades esclavas pueden comunicarse entre sí y con la unidad maestra. Los esclavos son contactados cíclicamente por el maestro. Un esclavo puede transmitir al maestro únicamente durante la división de tiempo inmediatamente posterior al contacto por parte del maestro. El maestro contacta a los esclavos mediante turno circular. A fin de aumentar la utilización del canal, un esclavo que tenga datos para transmitir al maestro puede hacerlo transmitiéndolos al maestro durante la división de tiempo disponible para dicho esclavo, o transmitiendo los datos a otro esclavo de forma que este último esclavo los pueda transmitir al maestro durante el intervalo que se encuentra a su disposición.

La presente invención puede aplicarse en general a una red del tipo que se muestra en la figura 4. Esta incluye un maestro 40 y esclavos 41 a 47. Cada esclavo tiene un canal de transmisión físico a través del cual puede transmitir datos, y un canal de enlace descendente físico a través del cual puede recibir datos del maestro. Estos canales físicos se distinguen por la frecuencia, por ejemplo. En el sistema que se muestra en la figura 4, un esclavo n tiene asignados un canal de transmisión 2n-1, y un canal de enlace descendente 2n. Como se aprecia en la figura 1, el maestro puede transmitir a través del enlace 3 con una red 4 que incluya otros nodos.

El maestro y cada esclavo del sistema de la figura 4 tienen asignado un código de identidad como una dirección de miembro activo (AMA).

Los datos de los canales se transmiten en porciones (por ejemplo, paquetes), uno de los cuales puede enviarse durante cada división de tiempo. Cada porción incluye un encabezado con el AMA del maestro / esclavo que transmitió el paquete, y el AMA del maestro / esclavo que tiene que recibir el paquete.

Cada esclavo está a la escucha en las frecuencias de transmisión de los demás esclavos. Si un esclavo detecta un paquete que indica su propio AMA como receptor, entonces recibe dicho paquete. De esta forma, cada esclavo puede comunicarse directamente con cualquiera de los demás esclavos sin enviar datos a través del maestro.

Cada esclavo conoce también el orden en que el maestro contacta con los esclavos. En este ejemplo, los esclavos son contactados uno por uno, en orden numérico, pero existen otras posibilidades.

En el presente sistema, los esclavos pueden transmitir datos directamente al maestro. También pueden transmitir indirectamente datos al maestro, enviándolos a través de un esclavo que, de lo contrario, se encontraría inactivo. Por tanto, puede efectuarse una distinción entre dos tipos de datos que los esclavos pueden enviar al maestro:

a.

Los "datos propios" de un esclavo - es decir, los datos para transmisión directa al maestro; y

b.

"datos indirectos" - es decir, datos recibidos de otro esclavo para transmisión indirecta al maestro.

Los esclavos llevan a cabo el siguiente algoritmo adicional para transmitir datos al maestro:

1.

Si cualquier esclavo tiene sus propios datos para enviar al maestro, su envío tiene preferencia sobre el envío de cualquier dato indirecto al maestro. Si cualquier esclavo no tiene datos propios, pero tiene datos indirectos para enviar, entonces envía los datos indirectos. Cualquier envío al maestro se efectúa siempre en la división de tiempo inmediatamente posterior al contacto por parte del maestro.

2.

Cada esclavo conoce el orden en el que los esclavos son contactados por el maestro, y supervisa si el esclavo anterior en el turno envió datos al maestro durante su turno. Si el esclavo anterior no envió datos durante el turno anterior, el esclavo en cuestión envía la siguiente porción de datos que tiene que transmitir a dicho esclavo anterior. Esto puede realizarse durante la división de tiempo de transmisión de cualquier esclavo. Si un esclavo hubiese enviado datos a otro esclavo, supervisa las transmisiones de enlace ascendente con el maestro para comprobar que sus datos remitidos han sido enviados al maestro. De lo contrario, transmite los datos enviados al propio maestro.

Este algoritmo se muestra en la figura 5. Se asume que durante el turno de contactos anterior los esclavos se comportaron según se muestra en la figura 3, y que el esclavo 7 tiene un flujo continuo de datos para enviar al maestro. El esclavo 7 observa que durante sus oportunidades anteriores para transmitir, los esclavos 4, 5 y 6 no efectuaron transmisiones. Por tanto, en la división de tiempo de transmisión inmediatamente posterior a su última transmisión, el esclavo 7 remite una primera porción de datos al esclavo 6. Al recibir los datos, el esclavo 6, que ha observado que el esclavo 5 no efectuó transmisión alguna en su oportunidad anterior, remite la porción de datos al esclavo 5. Al recibir los datos, el esclavo 5, que ha observado que el esclavo 4 no efectuó transmisión alguna en su oportunidad anterior, remite la porción de datos al esclavo 4. Entonces, el esclavo 4 puede efectuar la transmisión al maestro, y al no tener datos propios que transmitir al maestro, transmite la porción de datos indirectos del esclavo 7. El esclavo 7, que está supervisando las transmisiones de enlace ascendente, observa este hecho. Seguidamente, el esclavo 7 puede enviar una segunda porción de datos al esclavo 6, que los transmite al maestro. Seguidamente, el esclavo 7 transmite una tercera porción de datos al propio maestro. Si el esclavo 4 hubiese tenido sus propios datos que transmitir, la primera porción de datos hubiese sido rechazada por el esclavo 4 en lugar de ser transmitida. En dicho caso, el esclavo 7 hubiese transmitido la primera porción al esclavo 6 en la segunda fase de envío, y si esto fallase, la transmitiría directamente al propio maestro en lugar de la segunda o la tercera porción.

El maestro no puede inferir la fuente última de datos que recibe mediante un enlace ascendente mediante el conocimiento del esclavo que le ha enviado los datos. Debería comprobar el encabezado de los datos.

En el sistema mostrado en la figura 5, la frecuencia a través de la cual el esclavo K transmite un paquete viene dada por:

Frecuencia de transmisión = F(I)

donde I es el número de divisiones de tiempo que ha tenido que esperar el nodo K para tener la oportunidad de efectuar la transmisión al maestro en circunstancias normales. El esclavo K-1 tan sólo necesita escuchar las transmisiones entre esclavos en la frecuencia a la cual transmitiría el nodo K. Puede darse un caso especial para el nodo con el que actualmente se está contactando. En este caso, I = 0. Para el nodo que va a contactarse con posterioridad, I = 2. En general, si la posición del nodo K en la cola de nodos que esperan ser contactados es m, entonces I = 2m.

Cabe señalar que cualquier esclavo puede rechazar una porción indirecta (por ejemplo, un paquete) en las siguientes circunstancias:

1.

tiene que enviar sus propios datos (si esto se sabe antes de que la porción indirecta le sea enviada, no necesita tan siquiera recibir la porción indirecta de su sucesor).

2.

no ha recibido la porción indirecta (la porción indirecta puede tener una comprobación de suma (checksum) para poder verificar una recepción correcta).

Por tanto, una vez que el esclavo ha enviado una porción de datos a un predecesor para una transmisión indirecta, tiene que comprobar la transmisión de la porción al maestro. También podría supervisar el envío de la porción entre esclavos predecesores. De este modo, podría saber si la porción ha sido rechazada por uno de los predecesores. El seguimiento de la porción puede efectuarse simplemente supervisando las frecuencias de transmisión apropiadas.

En un sistema preferido, los esclavos que han enviado una porción durante el turno actual almacenan temporalmente dicha porción y también supervisan su transmisión por parte de los nodos predecesores. Si el esclavo que efectúa el envío no tiene datos para transmitir y observa que la porción no ha sido transmitida por un esclavo predecesor, transmite él mismo la porción cuando tiene oportunidad de hacerlo. Esto proporciona unas mejoras adicionales en la eficacia. Por ejemplo, en este sistema, si el esclavo 4 de la figura 5 hubiese tenido sus propios datos para enviar, el esclavo 5 podría haber enviado la porción remitida por el esclavo 7.

En un sistema alternativo, los esclavos que han enviado datos transmiten dichos datos al maestro con preferencia a cualquiera de sus propios datos que puedan posteriormente recibir en el mismo turno si los datos no son enviados al maestro por un esclavo anterior. Este "algoritmo restrictivo" puede asumir mejoras adicionales en la ejecución, que se muestran en la figura 6. En la figura 6, una vez que el esclavo 5 ha remitido la primera porción al esclavo 4, está obligado a enviar dicha porción al maestro si el esclavo 4 no lo hiciese. Por tanto, cuando el esclavo 7 recibe la transmisión del esclavo 5 enviando la porción al esclavo 4, sabe que la porción se transmitirá al maestro no más tarde de la división de tiempo de transmisión ascendente del esclavo 5. Por tanto, el esclavo 7 puede enviar directamente el segundo paquete al esclavo 6. Esto puede ofrecer ventajas importantes en realizaciones en las que existen grandes cantidades de esclavos que operan intermitentemente.

No es necesario que los esclavos se limiten a efectuar una transmisión tan sólo después de haber sido contactados por el maestro. En un esquema alternativo, podría asignarse a los esclavos unas divisiones de tiempo predeterminadas por turnos, y estando los esclavos debidamente sincronizados (por ejemplo, mediante relojes o escuchando las transmisiones de los demás esclavos), cada esclavo podría efectuar transmisiones al maestro únicamente durante su división de tiempo predeterminada.

La presente invención es de aplicación en especial, pero no exclusivamente, a redes inalámbricas y especialmente de radio. La presente invención puede utilizarse sin limitación a protocolos como Bluetooth y otros derivados del mismo. La presente invención puede aplicarse especialmente a sistemas en los que haya una comunicación inalámbrica entre el maestro y los esclavos. No obstante, esto no es esencial. El Bluetooth es un ejemplo de un protocolo inalámbrico al cual podría aplicarse la presente invención. Uno o más de los esclavos y / o el maestro, podrían ser dispositivos móviles.

En una realización apropiada, el maestro podría facilitar a los esclavos una conexión a una red de área local y / o a Internet.

En lugar de aplicarse a sistemas maestro / esclavo, la presente invención podría aplicarse a sistemas aparecidos, en los que la unidad análoga a la que se hace referencia en el presente documento como al maestro se encuentra al mismo nivel jerárquico que los esclavos.

Claims (10)

1. Método para transmitir datos en un sistema de transmisión de datos que comprende un primer nodo (40) y una pluralidad de segundos nodos (41-47), estando configurado el primer nodo para contactar con los segundos nodos en un orden predeterminado, y estando configurado cada segundo nodo para transmitir datos al primer nodo inmediatamente después de haber sido contactado por el primer nodo, caracterizado dicho método porque:

cuando el segundo nodo tiene datos para transmitir al primer nodo y otro segundo nodo, por orden, no transmitió los datos al primer nodo en la oportunidad anterior que tuvo para hacerlo, al menos algunos de los datos son encaminados desde dicho segundo nodo a dicho otro segundo nodo para su transmisión al primer nodo a través de dicho otro segundo nodo.

2. Método de acuerdo con la reivindicación 1, en el que cuando un segundo nodo tiene datos para transmitir al primer nodo, efectúa su transmisión con preferencia sobre la transmisión al primer nodo de los datos que ha recibido de otro segundo nodo.

3. Método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que cuando un segundo nodo ha dirigido sus propios datos a otro segundo nodo para su transmisión al primer nodo, supervisa las transmisiones al primer nodo para determinar sí dichos datos han sido transmitidos al primer nodo.

4. Método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que si un segundo nodo ha dirigido datos a otro segundo nodo para su transmisión al primer nodo, supervisa las transmisiones al primer nodo para determinar sí dichos datos son transmitidos al primer nodo.

5. Método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 3 o 4, en el que transmite dichos datos al primer nodo cuando dichos datos no se han transmitido al primer nodo antes de que dicho segundo nodo siguiente tenga oportunidad de transmitir los datos al primer nodo.

6. Método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que cada segundo nodo está configurado para transmitir al primer nodo un solo paquete de datos, inmediatamente después de haber sido contactado por el primer nodo.

7. Método de acuerdo con la reivindicación 5, en el que cada paquete de datos incluye una identificación del nodo que lo transmitió.

8. Método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 5 o 6, en el que cada paquete de datos incluye una identificación del nodo al que se transmitió.

9. Método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el primer y el segundo nodos funcionan de acuerdo con el protocolo Bluetooth.

10. Método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el primer y el segundo nodos se comunican entre sí a través de medios inalámbricos.