ES2252843T3 - Encaminamiento inalambrico en red de mensajes. - Google Patents

Abstract

SE EXPONE UN SISTEMA INALAMBRICO DE COMUNICACION QUE INCLUYE UNA SERIE DE DISPOSITIVOS QUE SE AGRUPARAN PARA EL INTERCAMBIO DE PAQUETES DE DATOS Y MENSAJES DE CONTROL. CADA NODO (ON, IN1 A IN5) TIENE UNA DIRECCION UNICA DENTRO DEL GRUPO, Y ESTA DISPUESTO PARA ACEPTAR UNICAMENTE MENSAJES TRANSMITIDOS AL MISMO. SE PROPORCIONA UNA TECNICA DINAMICA DE REENCAMINAMIENTO, POR LA CUAL SE DETECTA UN PAQUETE DE MENSAJES (M) NO RECIBIDO POR SU NODO - OBJETO, Y SE VUELVE A ENCAMINAR A TRAVES DE UNO O UNA SERIE DE OTROS NODOS DEL GRUPO HASTA QUE LA TRANSMISION TIENE EXITO O BIEN SE HA EFECTUADO UN NUMERO PREDETERMINADO DE INTENTOS FALLADOS. EL SISTEMA PROPORCIONA CONTROL DISTRIBUIDO E INTELIGENCIA CON NODOS INTERMEDIOS PARA QUE SE PUEDA SELECCIONAR ALEATORIAMENTE EL REENCAMINAMIENTO, INCLUYENDOSE LOS VALORES ACTUALES DE RECUENTO DE LOS INTENTOS DE TRANSMISION SIN EXITO DENTRO DEL PAQUETE TRANSMITIDO.

Description

Encaminamiento inalámbrico en red de mensajes.

La presente invención se refiere a sistemas en red compuestos de una pluralidad de dispositivos agrupados para el intercambio de mensajes de datos y de control formateados según protocolos predeterminados y, en particular, a tales sistemas en los que la comunicación entre dispositivos es a través de un enlace inalámbrico. La invención se refiere además a dispositivos para usar en grupos o agrupamientos para formar tales sistemas.

La interconexión en red de dispositivos es bien conocida en, por ejemplo, los sistemas de alta fidelidad o los sistemas de seguridad que tienen detectores, un panel de control y una o más sirenas de alarma. Un avance han sido los denominados sistemas de bus doméstico en los que se ha conectado una mayor variedad de productos con la intención de proporcionar una funcionalidad global mejorada, por ejemplo, aparatos domésticos de audio/vídeo acoplados con un sistema de seguridad doméstica y el uso del teléfono. Un ejemplo de tal sistema de bus doméstico es el bus digital doméstico (D2B), los protocolos de comunicación para el cual han sido publicados como la norma IEC 1030 por la Comisión Electrotécnica Internacional en Ginebra, Suiza. El sistema D2B proporciona un bus de control monofilar al que están interconectados todos los dispositivos con mensajes transmitidos entre los varios dispositivos del sistema en una forma estandarizada de paquete de datos.

Incluso con un enlace monofilar de dispositivo a dispositivo, la cantidad de interconexión puede volverse inmanejable, lo que da lugar a problemas de instalación para el usuario, especialmente cuando un agrupamiento de dispositivos a conectar se extiende por dos o tres habitaciones. A fin de sortear algunos de estos problemas, se ha propuesto el uso comunicaciones por radiofrecuencia o infrarrojos para sustituir los enlaces cableados con una estación base central que reciba mensajes de un dispositivo y los reenvíe a su dispositivo destino. La necesidad de una estación base introduce sus propios problemas, no siendo el menos importante el hecho de que cada mensaje debe transmitirse dos veces, concretamente desde su fuente hasta la estación base y desde la estación base hasta su objetivo. En términos de sistemas de consumo, el usuario se ve obligado a comprar primero la estación base y, al ser la parte más compleja del sistema, ésta será en general la más cara. Existe también el problema común a todos los sistemas centralizados así, concretamente que si la estación base falla, todo el sistema se vuelve inutilizable.

Aunque el uso de comunicaciones inalámbricas elimina algunas de las restricciones físicas a la instalación del sistema, las ubicaciones tales como el entorno doméstico no proporcionan un espacio ideal para las comunicaciones. Cuando la comunicación inalámbrica entre estaciones es a través de un enlace por infrarrojos, cada unidad en comunicación necesita tener una línea de visión directa a los otros, y pueden perderse o retardarse inaceptablemente datos sólo con que un usuario haya cruzado una habitación e interrumpido la línea de visión entre dos dispositivos en comunicación. Las comunicaciones por radiofrecuencia (RF) suponen una mejora a este respecto porque pueden atravesar paredes, puertas y techos; esto hace que la comunicación RF sea particularmente apta cuando agrupamientos de dispositivos se extienden por dos o tres habitaciones. Aunque la comunicación RF es menos propensa que la IR al bloqueo de la línea de visión, sí presenta una mayor vulnerabilidad a la reflexión de señales, que da lugar a errores de caminos múltiples y a la tergiversación de los datos cuando se reciben.

En la solicitud de patente europea EP-A2-695058 se da a conocer un método y medios para usar uno o más puntos de acceso (PA) como nodos de interconexión en red que interconectan una red de área local (LAN) cableada y nodos inalámbricos dentro del alcance de cada PA y para determinar cuando debería actuar cada PA para transmitir datos entre la LAN cableada y los nodos inalámbricos. Cada nodo inalámbrico sigue la pista de qué nudos, incluyendo los PA están dentro de su alcance. El nodo inalámbrico determina con qué PA se asociará. El nodo inalámbrico determina después si puede transmitir un mensaje directamente a un nodo destino comprobando si el nodo destino está dentro del alcance; si no está dentro del alcance, el nodo inalámbrico envía el mensaje al PA con el que está asociado y le pide al PA que ayude a entregar el mensaje al nodo destino. Una desventaja de este sistema es el fallo debido al bloqueo de la comunicación entre el nodo inalámbrico y su PA asociado.

Por tanto, un objeto de la presente invención consiste en proporcionar un sistema de comunicaciones inalámbricas, y unos dispositivos para usar en el mismo, que tengan una vulnerabilidad reducida a la pérdida de señales que surge del bloqueo de la línea de visión y/o de los efectos de caminos múltiples.

Según la presente invención, se proporciona un sistema de comunicaciones inalámbricas que comprende una pluralidad de nodos agrupados para el intercambio de datos y paquetes de mensaje de control, teniendo cada nodo una dirección única en el sistema y estando dispuesto para ignorar mensajes recibidos que no contengan su propia dirección de nodo, y estando dispuesto cada uno para generar y transmitir un mensaje de acuse de recibo al nodo originador de un paquete de datos recibido directamente, caracterizado porque cada nodo comprende además una memoria que contiene una dirección de nodo para cada otro nodo del sistema, estando dispuesto cada nodo, al determinarse la falta de recepción de un mensaje de acuse de recibo para un paquete de mensaje transmitido a un nodo objetivo, para seleccionar otra dirección de nodo de la memoria y transmitir dicho paquete de mensaje a dicho otro nodo como un paquete de mensaje reencaminado, estando configurado cada nodo para identificar el objetivo original de un paquete de mensaje reencaminado recibido y para transmitir dicho paquete de mensaje reencaminado a su objetivo
original.

Mediante el uso de la tabla de nodos contenida (en forma total o parcial) por cada uno de los dispositivos que constituyen un agrupamiento, pueden seleccionarse dinámicamente rutas alternativas desde los nodos originadores hasta los objetivo a fin de minimizar los efectos de la interferencia o bloqueo del camino de canal a corto plazo. Un procedimiento de reencaminamiento así, no aplicable a sistemas en los que todos los mensajes se encaminan a través de una estación base, hace uso de la separación física de los nodos o dispositivos para proporcionar un desvío físico alrededor de los bloqueos.

Apropiadamente, cada nodo está configurado para generar y transmitir un mensaje de acuse de recibo al nodo transmisor de un paquete de mensaje reencaminado recibido con éxito, reenviando cada nodo un paquete de mensaje un número predeterminado de veces si no recibe un acuse de recibo en un periodo esperado. No es necesario limitar el reencaminamiento al uso de un nodo intermedio: cada nodo puede ser operable para seleccionar, al determinarse la falta de un mensaje de acuse de recibo recibido para un paquete de mensaje reencaminado, otra dirección de nodo más de la memoria, distinta de las del nodo objetivo y del nodo originador de mensajes, y para transmitir el paquete de mensaje a este otro nodo más como un mensaje reencaminado. Por tanto, un nodo intermedio incapaz de contactar con el nodo objetivo puede sencillamente pasar el paquete de mensaje a otro nodo en el agrupamiento para intentar contactar con el objetivo.

Cuando los mensajes pueden reencaminarse más de una vez, se proporcionan apropiadamente medios para limitar el número de transmisiones reencaminadas de un paquete de mensaje a un número predeterminado de transmisiones reencaminadas. Esto puede lograrse si cada paquete de mensaje contiene un campo de datos reservado para indicar una transmisión fallida de este paquete de mensaje como un paquete reencaminado y si cada nodo tiene medios para modificar el campo de datos para incrementar el valor al determinarse que no se ha recibido ningún mensaje de acuse de recibo tras la transmisión del paquete como un paquete de mensaje reencaminado. Por tanto, el indicador para el número de transmisiones reencaminadas fallidas que ha tenido un mensaje está contenido en el propio mensaje, y cualquier dispositivo en el sistema puede ocuparse de la eliminación de paquetes de mensaje al detectarse que el campo de datos ha alcanzado su valor máximo.

La presente invención también proporciona un dispositivo para usar como nodo en el sistema anteriormente descrito, comprendiendo el dispositivo un medio de control acoplado a una memoria de datos de dirección y a un transceptor, siendo operable el medio de control para formatear paquetes de datos según un protocolo predeterminado y transmitir esos paquetes a través del transceptor y para extraer datos de tales paquetes recibidos a través del transceptor, teniendo el dispositivo una dirección identificadora y estando configurado para ignorar todos los paquetes de mensaje recibidos que no incluyan dicha dirección.

Otras características y ventajas de la presente invención resultarán evidentes a partir de la lectura de la descripción de una realización de transmisión RF de la invención, dada únicamente a título de ejemplo y con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:

La figura 1 representa una disposición de dispositivos que forman tres agrupamientos que se solapan;

la figura 2 es un diagrama de bloques que representa características funcionales de una primera realización de un dispositivo de agrupamiento;

la figura 3 representa esquemáticamente niveles diferentes en un protocolo de comunicación soportado por los agrupamientos de la figura 1;

las figuras 4 a 7 muestran configuraciones distintas de un paquete de datos tal como se emplea para la comunicación entre dispositivos en un sistema que plasma la invención;

la figura 8 es un ejemplo de una tabla de nodos tal como la contenida por un dispositivo de un agrupamiento,

la figura 9 es un diagrama de flujo que ilustra un procedimiento de mantenimiento para actualizar la tabla de nodos de la figura 8;

las figuras 10 a 12 representan una comunicación directa e indirecta entre dispositivos en un agrupamiento según una disposición de encaminamiento dinámico; y

la figura 13 representa un procedimiento para controlar la disposición de encaminamiento dinámico de las figuras 10 a 12.

La figura 1 muestra dos habitaciones A, B adyacentes que albergan un número de dispositivos o nodos formados en tres agrupamientos que se solapan. La cobertura RF combinada del primer agrupamiento (nodos N1 transparentes en la habitación A) está representada por la línea RF1, la del segundo agrupamiento (nodos N2 sombreados en la habitación B), por la línea RF2, y la del tercer agrupamiento (nodos N3 tachados en la habitación B), por la línea RF3. Tal como puede observarse, al menos algunos de los nodos en cada agrupamiento están dentro del alcance RF de los nodos de otro agrupamiento. Al soportar todos los nodos un conjunto común de protocolos de comunicaciones y transmitir en una frecuencia común, existe una gran probabilidad de interferencia o descontrol entre los dispositivos de agrupamientos adyacentes a no ser que todas las comunicaciones pueden dirigirse a dispositivos específicos.

Para evitar estos problemas de interferencia, se impone una sencilla jerarquía red-dispositivo. Todas las comunicaciones contienen tanto una dirección de red (dirección de agrupamiento) como una dirección de nodo (dirección de dispositivo) en esa red. Los dispositivos ignoran las comunicaciones que no contienen sus direcciones de red y de nodo o su dirección de red y una dirección global utilizada para emitir mensajes destinados a ser recibidos por todos los dispositivos en un agrupamiento. Por tanto, no sólo pertenecen los nodos a redes que operan independiente entre sí, sino que cada producto en una red puede direccionarse individualmente utilizando su dirección de nodo.

Las direcciones de red y de nodo se establecen mediante un procedimiento de instalación realizado cuando el dispositivo se introduce por primera vez. La instalación está automatizada para minimizar la participación de los usuarios y elimina la necesidad de que los usuarios tengan conocimientos del sistema. El procedimiento evita que los nodos se unan a la red equivocada y permite al usuario expandir la red a partir de un solo nodo. El procedimiento de instalación se describe detalladamente en la solicitud de patente europea EP-A-0 928 527 de los presentes solicitantes, publicada el 14 de julio de 1999 y titulada "Wireless Networked Device Installation".

La figura 2 muestra una primera realización de dispositivo de nodo que comprende un transceptor 10 acoplado con un microcontrolador 12 que a su vez está acoplado con una memoria 14 local que contiene direcciones y otros datos a describir más adelante en la presente memoria. El transceptor 10 prevé la transmisión y recepción de mensajes RF a y desde otros dispositivos de un agrupamiento bajo la dirección del microcontrolador 12. Un solo control 16 de usuario, tal como un pulsador, está acoplado al microcontrolador 14 para proporcionar un medio para iniciar el procedimiento de instalación, y el microcontrolador 12 está acoplado además a un circuito 18 generador de números aleatorios para usar en el procedimiento de instalación.

La realización mostrada tiene los componentes requeridos para las comunicaciones RF relativamente diferentes de las características funcionales del dispositivo con el que se está conectando, representadas por el bloque 20, tal como puede ser el caso cuando los componentes 10, 12, 14, 16 y 18 se proporcionan para convertir un dispositivo existente para que funcione como dispositivo de agrupamiento. Tal como se ilustra, las funciones 20 del dispositivo están acopladas, a través de un bus 22 de direcciones y de datos del dispositivo, al microcontrolador 12 a través de un circuito 24 de interfaz que se ocupa de cualquier característica requerida, tal como la conversión del nivel de señal.

El experto en la técnica reconocerá que son posibles muchas variaciones de la disposición de la figura 2. Cuando las funciones 20 del dispositivo son relativamente simples, por ejemplo, el dispositivo es un simple detector para un sistema de seguridad, puede no haber bus del sistema ni necesidad para una interfaz, con las funciones 20 del dispositivo acopladas directamente al microcontrolador 12. Alternativamente, cuando las funciones 20 del dispositivo incluyen una capacidad disponible de procesamiento y de almacenamiento, las funciones adscritas en la presente memoria al microcontrolador 12 y la memoria 14 pueden realizarse en tándem con otras funciones de procesamiento y de almacenamiento del dispositivo.

La figura 3 representa los varios niveles de los protocolos de comunicaciones soportados por el dispositivo de la figura 2. En el nivel más bajo se encuentra la capa física, representada por el medio de radio. Sobre ésta se encuentra la capa de enlace, que comprende el control y la detección de errores para los mensajes transmitidos y recibidos así como el control de acceso al medio (MAC). El uso de un protocolo MAC común, que especifica entre otras cosas la duración de los paquetes de señal y las temporizaciones de repetición, evita la interferencia física entre señales en el sistema. Sobre la capa de enlace está la capa de red que se ocupa de la gestión de direcciones y del encaminamiento dinámico, y sobre ella está la capa de transporte responsable del tratamiento de
mensajes.

La figura 4 representa la disposición genérica de paquetes de mensaje transmitidos entre los dispositivos de un agrupamiento. Los paquetes de todos los tipos de mensaje comienzan con los mismos cuatro campos y terminan con el mismo campo. El primer campo es la dirección DR de red, que es una dirección de 8 bit que identifica la red a la que pertenecen los nodos en comunicación. El segundo campo contiene la dirección DNOB de nodo objetivo, que es una dirección de 8 bits que identifica el nodo o dispositivo objetivo para el que está destinado el paquete de datos. El tercer campo contiene un indicador TM de tipo de mensaje, que es un campo de 8 bits que identifica el tipo (o finalidad) y el estado del paquete. El campo de tipo de mensaje utiliza 6 bits para indicar o bien que el paquete es un mensaje de aplicación, o bien que es uno de entre un número de mensajes de red específicos, incluyendo un fallo FM del mensaje, tal como se lo denominará posteriormente. Los dos bits restantes se emplean respectivamente como bit de conmutación para la detección de paquetes duplicados (con el campo CRC) y para señalar si el paquete se ha transmitido a través de otro nodo.

El cuarto campo estándar del paquete de mensaje contiene la dirección del nodo originador (DNOR), que es una dirección de 8 bits que identifica el nodo o dispositivo que origina el paquete de datos. Para cada uno de los campos de dirección DR, DNOB y DNOR, se utiliza un valor de 0 para indicar que no hay una dirección específica (DNOB = 0 para los mensajes emitidos) o que la dirección es desconocida. El siguiente campo DMP es dependiente del mensaje/paquete, y se describirá posteriormente.

El campo CRC final es una palabra de 16 bits utilizada para la comprobación de redundancia cíclica. La suma de comprobación para la detección de errores del paquete se obtiene a partir de los datos de paquete desde el comienzo de la dirección de red hasta el final del campo de datos. Tras la recepción de un paquete, si el paquete contiene un mensaje de aplicación en vez de un mensaje de red, el campo CRC se recalcula y el valor recalculado se retransmite de vuelta al dispositivo fuente para proporcionar una respuesta de saludo inicial. Si el paquete recibido fue erróneo, la CRC calculada en el destino no será igual a la que está en el paquete recibido, ni el mensaje de saludo inicial (la CRC recalculada) será igual al calculado originalmente para el mensaje sin errores antes de la transmisión, alertándose tanto al emisor como al receptor del error. Debido a la posibilidad de que se produzca un error sólo en el saludo inicial (es decir, el paquete de datos propiamente dicho se recibió bien), cada nodo está configurado para comprobar paquetes recibidos sucesivamente, tal como los que pueden ser enviados por un nodo que no recibe ninguna respuesta de saludo inicial a un primer paquete de mensaje, y para descartar duplicados. De hecho, en algunas circunstancias, puede resultar necesario enviar los mismos datos en los paquetes sucesivos; para evitar el rechazo del segundo paquete como duplicado, al enviar el segundo paquete, la fuente invertirá el bit de conmutación en el campo TM para producir un valor CRC diferente para el paquete en su totalidad. El dispositivo receptor, al recibir paquetes sucesivos que contienen datos idénticos, no descartará el segundo como duplicado si las CRC de los paquetes difieren y son válidas.

Para muchos de los mensajes de red, no se requieren datos adicionales, y consiguientemente, el campo DMP del paquete se omite. Para mensajes de aplicación, sin embargo, el campo se emplea para incluir datos y un número de otros indicadores, tal como se describirá ahora con referencia a las figuras 5 y 7.

La figura 5 muestra una forma general de paquete de mensaje de aplicación, con los campos DR, DNOB, TM, DNOR y CRC, tal como en la figura 4, y comprendiendo el campo DMP campos para el número NP de paquete, la longitud LD de los datos y los datos DA. El campo NP de número de paquete comprende 8 bits que indican la posición lógica del paquete en el mensaje (de 1 a 255): cuando el paquete es el primero de un mensaje (es decir, NP = 1), el paquete incluye un campo adicional inmediatamente antes del campo DA de datos, indicando el campo adicional el número NTP total de paquetes en el mensaje, tal como se muestra en la figura 6.

Puesto que la longitud total del paquete no es necesariamente constante, el campo LD de longitud de los datos se incluye como un valor de 8 bits que especifica la longitud del campo DA de datos en bytes. El campo DA de datos es un número entero de longitud en bytes (tal como especifica el campo LD) y está limitado por restricciones del sistema, del protocolo MAC, que dan la "ventana" máxima para la transmisión y recepción de un paquete del saludo inicial correspondiente. Una ventana típica puede tener una duración de 50 a 60 milisegundos, con los mensajes más largos divididos, tal como se indica mediante el uso de los campos NP y NTP.

Pasando a la figura 7, con el sistema soportando una funcionalidad de encaminamiento dinámico de mensajes (a describirse con referencia a las figuras 10 a 13), el paquete incluye tres campos más entre los campos LD y DA de longitud de datos y de datos (o LD y NTP cuando NP = 1) cuando se fija el bit señalizador anteriormente mencionado en el campo TM. Estos tres campos de 8 bits especifican respectivamente una dirección DND de nodo destino, una dirección DNF de nodo fuente y una cuenta CS de saltos, tal como se describirá.

Los dispositivos recién introducidos en el agrupamiento realizan una rutina de inscripción. Preferiblemente, la inscripción se repite periódicamente para que los dispositivos en un agrupamiento tengan información actualizada sobre qué dispositivos existen y qué características tienen. La señal de inscripción es un paquete tal como en la figura 4, indicando el byte de tipo TM de mensaje la inscripción y la sección DMP que contiene los datos definitorios para las varias características. Esta información se almacena en una tabla de nodos contenida localmente, un ejemplo de la cual se muestra en la figura 8. Un dispositivo borrará la entrada de otro dispositivo de su tabla de nodos tras un periodo predeterminado (por ejemplo, 15 minutos) si ese dispositivo no ha vuelto a inscribirse. Esta característica es particularmente útil para detectar automáticamente la pérdida o eliminación de un nodo.

La tabla de nodos contiene la dirección de dispositivo (dirección de nodo) de al menos algunos de los otros dispositivos, junto con una lista de señalizadores de característica para cada uno de esos dispositivos y una puntuación de características. Los señalizadores de característica indican características genéricas de los dispositivos: una clasificación para las características del sistema puede ser:

1. Visualizador (por ejemplo, LCD, televisor, monitor)

2. Entrada (por ejemplo, teclado, aparato de control remoto)

3. Sensor (por ejemplo, pasivo de infrarrojos, termostato)

4. Actuador (por ejemplo, interruptor de la luz, cerradura de puerta)

5. Almacenamiento (por ejemplo, disco duro de ordenador o CD-ROM)

6. Comunicaciones (por ejemplo, telefónicas o por infrarrojos).

La puntuación de características es específica del dispositivo que contiene la tabla y se calcula sumando el número de características que posee cada dispositivo que son de interés para el dispositivo que contiene la tabla. En el ejemplo de la figura 8, el contenedor requiere un dispositivo que tenga las características 1, 2 y 5 (visualizador, entrada y almacenamiento) e identifica al dispositivo con una dirección 1 de nodo como el que tiene más probabilidad de satisfacer estos requisitos.

La tabla de nodos mantiene información sobre todos los dispositivos en el agrupamiento en red (o al menos aquéllos que están en comunicación con el dispositivo que contiene la tabla) o un subconjunto seleccionado empleando puntuaciones de características para descartar aquéllos con menos probabilidad de resultar útiles una vez que la red se haya expandido hasta el punto en el que si no la tabla de nodos rebasaría el espacio de almacenamiento disponible. La figura 9 representa el procedimiento aplicado que actúa como un prefiltro para la aplicación, que mantiene un conocimiento de esos dispositivos con los que es probable que se comunique la aplicación antes que de aquellos nodos clasificados, en virtud de sus puntuaciones de características, como con menor probabilidad de ser útiles. Se reconocerá que el agrupamiento amplio de las características genéricas de nodo puede tener como resultado que algunos dispositivos tengan una puntuación de características que sobrepase su utilidad real para el dispositivo que contiene la tabla, y consiguientemente, se proporciona un mecanismo según el cual pueden "bloquearse" los dispositivos identificados específicamente como relevantes (por ejemplo, aquellos dispositivos con los que el dispositivo en cuestión se ha comunicado recientemente) para evitar que se eliminen de la tabla de nodos cuando se añade al agrupamiento un dispositivo con una puntuación de características más alta.

El procedimiento de mantenimiento comienza en una etapa 901, activado apropiadamente por la instalación detectada de un nuevo dispositivo en el agrupamiento. Al recibirse el paquete de mensaje de datos de inscripción procedente del nuevo dispositivo, se apuntan los señalizadores de característica para ese dispositivo y se calcula una nueva puntuación de características (etapa 902). En la etapa 903, se realiza una comprobación para ver si la tabla de nodos del dispositivo está llena. Si no lo está, en la etapa 904, se añaden a la tabla la dirección de nodo, los señalizadores de característica y la puntuación de características para el nuevo nodo y el procedimiento finaliza (etapa 905). Sin embargo, si en la etapa 903 se determina que el dispositivo ya tiene una tabla de nodos llena, se identifica el dispositivo existente que aparece en la tabla que tiene la puntuación de características más baja (y que no es un dispositivo bloqueado). En la etapa 907, la puntuación de características de la entrada de tabla existente seleccionada se compara con la del nuevo dispositivo, si el nuevo dispositivo tiene una puntuación de características más baja que la del dispositivo identificado de la tabla, se descartan los detalles del nuevo dispositivo y el procedimiento finaliza (etapa 905). Si, por otra parte, el nuevo dispositivo tiene una puntuación de características más alta que la más baja existente en la tabla, entonces, en la etapa 708, se añaden a la tabla los señalizadores de característica y la puntuación de características de la dirección de nodo para el nuevo dispositivo en lugar de los de la entrada de tabla anteriormente identificada. Tras la sustitución, el procedimiento finaliza de nuevo (etapa 905). Debería observarse que, a fin de evitar múltiples entradas debido al requisito de reinscripción periódica, cada dispositivo está configurado para mantener en su tabla sólo una entrada de cada dirección de nodo.

Pasando ahora a las figuras 10 a 12, unos nodos intentan comunicarse directamente (tal como en la figura 10), pero si la comunicación directa falla, entonces el nodo transmisor seleccionará aleatoriamente otro nodo de la lista contenida en su tabla de nodos y en vez transmitirá el paquete a ese nodo. El nodo que recibe este paquete intentará transmitirlo a su nodo destino (objetivo) original, utilizando otros nodos seleccionados aleatoriamente como "puntos intermedios" cuando sea necesario. El número de intentos que realizará un nodo particular antes de intentar reencaminar directamente un paquete por otro nodo o nodos puede, en una implementación sencilla, ser un valor predeterminado, tal como tres o cuatro intentos: en un sistema más complejo, el valor puede determinarse dinámicamente por referencia a niveles de tráfico de mensajes y/o al número de nodos en un agrupamiento.

El encaminamiento dinámico hace uso de dos campos de datos adicionales en la configuración del mensaje de aplicación de la figura 7, concretamente la dirección DND de nodo destino y la dirección DNF de nodo fuente. DND y DNF se utilizan puesto que, independientemente de si el paquete se ha enviado directamente o a través de un número de otros nodos, retiene en el campo DNOB la dirección para su último nodo objetivo, y en DNOR, la dirección para el nodo que realmente originó el paquete. En el ejemplo de la figura 10, el paquete se transmite directamente y el destino y el objetivo son los mismos (DNOB = DND = B): asimismo, el punto de origen y la fuente de paquetes son los mismos (DNOR = DNF = A). Este ejemplo es meramente ilustrativo: para mensajes directos no habría necesidad de los campos DND y DNF, que estarían ausentes del paquete.

Cuando se hace necesario reencaminar el mensaje (tal como a través de un nodo C, tal como se muestra en la figura 11), los campos DND y DNF adicionales entran en juego. Tal como se muestra, en el primer "salto", de un nodo A a un nodo C, el objetivo del paquete (DNOB) sigue siendo un nodo B, pero el destino (DND) es ahora C. Para este tramo del mensaje, DNOR = DNF = A. Desde el nodo C, el paquete se pasa ahora a su destino objetivo original del nodo B, por tanto, DNOB = DND = B. Sin embargo, puesto que el nodo C no es el originador del paquete, DNOR = A, mientras que DNF = C. La figura 12 muestra el procedimiento extendido al reencaminamiento a través de dos nodos C y D intermedios. Se observará que unas señales de acuse de recibo tras la recepción con éxito de un paquete por un nodo de reencaminamiento o nodo objetivo siguen el mismo camino que el propio paquete de mensaje: en el ejemplo de la figura 12, el mensaje de acuse de recibo de C a A sigue una recepción con éxito del paquete por C (posiblemente, tras un número de intentos fallidos por A). Una vez que se ha enviado el mensaje de acuse de recibo a A, el nodo C da comienzo entonces a intentos de transmisión del mensaje a D.

Cuando se reencaminan paquetes de mensaje, la organización de paquete no cambia y por tanto es necesario que los nodos intermedios reciban mensajes que tengan una dirección de nodo diferente para la dirección objetivo, es decir, un nodo debe aceptar mensajes que tengan su dirección o bien en el campo DNOB o en campo DND de dirección de nodo destino. En vez de requerirse que cada paquete contenga un campo DND potencialmente redundante, se utiliza el bit de señalizador anteriormente mencionado en el campo TM de tipo de mensaje para indicar si el paquete de mensaje es un paquete reencaminado, alertando por tanto a los dispositivos receptores de que comprueben el campo DND para su dirección.

La técnica de encaminamiento dinámico se basa en la suposición de que la tasa de fallos de enlaces entre nodos será baja (salvo los fallos de nodo o la mala alineación de transceptores para aplicaciones infrarrojas). Por tanto, habrá una baja probabilidad de que falle un enlace directo y una probabilidad aún más baja de que falle un enlace alternativo (reencaminado). Tal como se reconocerá, el mecanismo de encaminamiento dinámico significa que los paquetes en una transferencia de datos pueden llegar al nodo objetivo en el orden equivocado. Sin embargo, esto puede corregirse en el nodo objetivo por referencia al campo NP de número de paquete en el paquete.

Si el nodo objetivo especificado en un paquete particular no existe debido a un fallo o eliminación, esto puede no resultarle evidente inmediatamente al nodo originador (al menos hasta la siguiente ronda de procedimientos de inscripción), y el nodo originador supondrá que el nodo objetivo existe pero que está fuera de comunicación con él. Por consiguiente, el nodo originador intentará reencaminar los paquetes a través de uno o más nodos intermedios, tales como se ha descrito anteriormente. Estando cada nodo dispuesto para intentar reencaminar una transmisión de paquetes fallida, surgiría un problema de que los paquetes de mensaje se pasarían incesantemente entre los dispositivos de un agrupamiento.

A fin de evitar este problema, se pone un límite al número de veces que puede reencaminarse un paquete (el número de "saltos" de mensaje), conteniéndose una cuenta actual del número de operaciones de reencaminamiento en el propio paquete en un campo CS de cuenta de saltos (véase la figura 7). Cada vez que un nodo envía un paquete de mensaje a un nodo distinto de su DNOB objetivo especificada, el nodo incrementa la cuenta CS de saltos en uno. Cuando la cuenta de saltos llega a un valor predeterminado, el nodo que contiene el paquete en ese momento enviará un mensaje de red de fallo FM del mensaje a la dirección del nodo originador del paquete. Al mismo tiempo, el nodo descarta el paquete. Debería observarse que, dado que el mensaje FM de fallo es un mensaje de red, el nodo que lo genera transmitirá el mensaje FM directamente, es decir, sin control de errores o reencaminamiento permitido.

La figura 13 representa una sesión de comunicación durante la cual un nodo NOR originador está intentando transmitir un paquete a un nodo objetivo (NOB) inexistente o no funcional con un reencaminamiento a través de uno o más nodos NI1 a NI5 intermedios. En la figura, las transmisiones de mensaje están indicadas por M, indicando el número entre los paréntesis siguientes la cuenta de saltos. Inicialmente, el nodo NOR originador realiza un intento fallido por transmitir directamente al nodo NOB objetivo. Tras incrementarse la cuenta de saltos a 1, el nodo originador selecciona el nodo NI2 intermedio como punto de reencaminamiento y transmite el paquete de mensaje (con éxito) a ese nodo. Obsérvese que, a efectos de claridad, en el diagrama de la figura 13 no se muestran mensajes de saludo inicial; además, sólo se muestra una sola transmisión intentada desde cada fuente a un destino, aunque en la práctica habrá un número de intentos (por ejemplo, tres o cinco) antes de que se considere bloqueado el camino y se reencamine el paquete.

Habiendo recibido el paquete de mensaje, el nodo NI2 intermedio intenta transmitir al nodo NOB objetivo y, habiendo fallado, el nodo NI2 intermedio incrementa la cuenta de saltos y pasa el paquete de mensaje a otro nodo intermedio seleccionado aleatoriamente, en este caso, NI1. Tras otros intentos fallidos, el paquete se reencamina a través del nodo NI4 intermedio, después de NI5, luego de vuelta a NI2, que recibe el paquete con la cuenta de saltos en 5 - el valor seleccionado en este caso como la cuenta de saltos limitante. Cuando el intento de transmisión al nodo NOB objetivo vuelve a fallar, el nodo NI2 intermedio determina la dirección del nodo originador del paquete y envía un fallo FM del mensaje al nodo originador y borra el paquete. Al igual que con el número de intentos antes de que se utilice el reencaminamiento, la cuenta de saltos aceptada máxima puede o bien predeterminarse o bien puede determinare dirección dinámicamente por referencia a, por ejemplo, el número de nodos.

Al lector experto le resultarán evidentes otras consideraciones de un sistema de comunicaciones inalámbricas no descritas anteriormente y que no afectan al funcionamiento de la presente invención. Por ejemplo, para reducir el consumo de energía (particularmente cuando el dispositivo de agrupamiento es portátil y funciona a pilas), los transceptores pueden desconectarse generalmente, pero encenderse periódicamente para ver si hay mensajes.

En lo anterior, se ha descrito un sistema de comunicaciones inalámbricas que, al tener una funcionalidad de sistema distribuido, soporta el encaminamiento (o reencaminamiento) dinámico de paquetes de mensaje para minimizar los problemas debidos a errores de caminos múltiples en las comunicaciones RF y el bloqueo de la línea de visión de enlaces IR. La disposición del sistema tiene una amplia gama de aplicaciones, incluyendo el control remoto de productos electrónicos de consumo, tal como un canal de control para gestionar la transferencia inalámbrica de señales audiovisuales, la domótica (de manera análoga a los sistemas de bus doméstico mencionados en la introducción), controladores de juegos, los detectores de seguridad, los teclados inalámbricos, los enlaces de datos (tal como entre un ordenador personal y un dispositivo portátil) y la telemetría (tal como para la lectura remota de contadores). Las características de dispositivo requeridas para permitir que un aparato funcione según la presente invención en muchos casos sólo requerirán la adición de un dispositivo transceptor, y el sistema resultante no requiere una estación base especializada, minimizándose así los costes iniciales y reduciéndose la vulnerabilidad del sistema al fallo de los dispositivos.

Claims (6)

1. Sistema de comunicaciones inalámbricas que comprende una pluralidad de nodos (N1, N2, N3) agrupados para el intercambio de datos y paquetes de mensaje de control, teniendo cada nodo una dirección única en el sistema y estando dispuesto para ignorar mensajes recibidos que no contengan su propia dirección de nodo, y estando dispuesto cada uno para generar y transmitir un mensaje (ADR) de acuse de recibo al nodo originador de un paquete de datos recibido directamente, caracterizado porque cada nodo comprende además una memoria (14) que contiene una dirección de nodo para cada otro nodo del sistema, estando dispuesto cada nodo, al determinarse la falta de recepción de un mensaje (ADR) de acuse de recibo para un paquete de mensaje transmitido a un nodo objetivo, para seleccionar otra dirección de nodo de la memoria (14) y transmitir dicho paquete de mensaje a dicho otro nodo como un paquete de mensaje reencaminado, estando configurado cada nodo para identificar el objetivo original de un paquete de mensaje reencaminado recibido y para transmitir dicho paquete de mensaje reencaminado a su objetivo
original.

2. Sistema según la reivindicación 1, en el que cada nodo está configurado para generar y transmitir un mensaje (ADR) de acuse de recibo al nodo transmisor de un paquete de mensaje recibido con éxito, retransmitiendo cada nodo un paquete de mensaje un número predeterminado de veces a un nodo objetivo si no se recibe un acuse de recibo en un periodo predeterminado.

3. Sistema según la reivindicación 2, en el que cada nodo es operable para seleccionar, al determinarse la falta de un mensaje de acuse de recibo recibido para un paquete de mensaje reencaminado, otra dirección de nodo más de la memoria (14), distinta de las del nodo objetivo y del nodo originador de mensajes, y para transmitir dicho paquete de mensaje a dicho otro nodo más como un mensaje reencaminado.

4. Sistema según la reivindicación 3, que incluye medios para limitar el número de transmisiones reencaminadas de un paquete de mensaje a un número predeterminado de transmisiones reencaminadas.

5. Sistema según la reivindicación 4, en el que cada paquete de mensaje contiene un campo (CS) de datos reservado para indicar una transmisión fallida de dicho paquete de mensaje como un paquete reencaminado, teniendo cada nodo medios para modificar dicho campo de datos para incrementar el valor al determinarse que no se ha recibido ningún mensaje de acuse de recibo tras la transmisión del paquete como un paquete de mensaje reencaminado.

6. Dispositivo para usar como nodo en un sistema según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, comprendiendo dicho dispositivo un medio (12) de control acoplado a una memoria (14) de datos de dirección y a un transceptor (10), siendo operable el medio (12) de control para formatear paquetes de datos según un protocolo predeterminado y transmitir dichos paquetes a través del transceptor (10) para extraer datos de tales paquetes recibidos a través del transceptor (10), teniendo el dispositivo una dirección identificadora y estando configurado para ignorar todos los paquetes de mensaje recibidos que no incluyen dicha dirección.