ES2267502T3 - Red de comunicacion inhalambrica que comprende multiples nodos migratorios de acceso. - Google Patents
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Abstract
Nodo migratorio (200) de funcionamiento autónomo, que migra con un usuario para proporcionar puntos de acceso migratorios de una red inalámbrica que tiene un protocolo de comunicación de capa de red, estando caracterizado dicho nodo por: una interfaz (260) de usuario capaz de recibir un ID destino y un mensaje de carga útil desde un usuario, siendo indicativo dicho ID destino de un nodo destino al que se ha de enviar dicho mensaje de carga útil, un ID local (303) indicativo de dicho nodo migratorio, un detector de geoposicionamiento (PLI 220), que detecta una posición fija instantánea de base terrestre de dicho nodo migratorio, siendo indicativa dicha posición fija de la posición de dicho nodo al menos en dos dimensiones, una base de datos (499), que recibe posiciones fijas instantáneas de base terrestre desde detectores de geoposicionamiento de otros nodos migratorios, un transmisor inalámbrico (201, 202, 203, 204) capaz de transmitir dicho mensaje de carga útil al menos hasta otro nodo por dicha red, un receptor inalámbrico (210, 211, 212, 213) capaz de recibir un mensaje de carga útil al menos desde otro nodo en comunicación con dicha red, un procesador (250) capaz del realizar el ensamblaje de un paquete de red que contiene dicha posición fija instantánea, un ID fuente indicativo de dicho ID local, un ID destino indicativo de dicho nodo destino, y dicho mensaje de carga útil; e incluyendo además dicho procesador una rutina ejecutable para obtener unas posiciones fijas de base terrestre de dichos nodos migratorios distintos desde dicha base de datos y para efectuar una determinación de una trayectoria de nodo a nodo de múltiples radioenlaces por dicha red desde una fuente hasta un destino, basándose en la información de dicha base de datos cuando dicho nodo migratorio funciona como dicha fuente, para efectuar la captura de un mensaje de carga útil, cuando el ID de un paquete de red recibido concuerda con dicho ID local, y para efectuar de otro modo el envío de dicho paquete de red por dicha red hasta dicho destino según la información contenida en dicho paquete de red.
Description
Red de comunicación inalámbrica que comprende
múltiples nodos migratorios de acceso.
Esta invención está relacionada con un sistema
de comunicación de red inalámbrica, pero más específicamente con una
red "amorfa" de comunicación que utiliza múltiples nodos
migratorios de acceso para proporcionar el acceso y la transferencia
de información.
El sistema inventivo abarca una red que incluye
puntos de acceso autónomos migratorios o itinerantes para permitir
una comunicación transparente de extremo a extremo entre dos o entre
varios terminales de voz, vídeo o datos, que se mueven por una
región junto con los individuos. El acceso distribuido y/o los nodos
de encaminamiento transportan paquetes u otra información a través
de una red inalámbrica que es, en su mayor parte, enteramente móvil.
El sistema inventivo difiere de las redes inalámbricas
convencionales en que evita la necesidad de una red troncal de redes
o centros móviles de conmutación convencionales que gestionen y
controlen las transferencias de información y el acceso de red. En
esencia, la red migratoria de la presente invención es amorfa en el
sentido de que no tiene ninguna red troncal o administración central
o control definido, y en que sus enlaces de comunicación varían
constantemente según las densidades de población, las posiciones y
los caminos de nodo a nodo instantáneos de los dispositivos o nodos
de intercomunicación. Sin embargo, se pueden usar redes terrestres,
así como nodos estacionarios, en unión con la red migratoria
inventiva.
El uso eficaz está basado en sembrar una región
dada con una densidad mínima de nodos migratorios autónomos de
"caja negra", de manera tal que los individuos que poseen tal
dispositivo de nodos se pueden comunicar entre sí y/o permitir que
sus dispositivos de nodos retransmitan mensajes que traspasen la red
migratoria. La eficacia está basada además en patrones típicos de
migración y movilidad de los individuos. A medida que los nodos se
mueven por una región junto con los individuos, la comunicación se
basa en transferencias de nodo a nodo para retransmitir información
entre individuos y/o terminales de datos. La probabilidad de
conseguir una capacidad de red, un rendimiento o una "finalización
de llamada" suficientes y adecuados aumenta a medida que aumenta
el número de individuos que poseen nodos. La invención es
particularmente útil para residentes de zonas urbanas, escasamente
para zonas rurales moderadamente pobladas, campus universitarios, y
similares, y tiene por objetivo proporcionar comunicación libre no
sobrecargada a los ciudadanos en un radio de varios cientos a miles
de millas.
Tal sistema representa una novedad significativa
frente a las redes celulares tradicionales que, por razones de
administración y facturación, impiden que las unidades de abonado se
comuniquen directamente entre sí sin pasar a través de un centro de
conmutación fijo. La invención difiere también en que evita costes
de desarrollo de infraestructuras relativamente mayores. En resumen,
la presente invención libera a los individuos de los requisitos
convencionales de control, supervisión, administración y
facturación.
El documento
US-A-4.912.656, por ejemplo, muestra
un sistema en línea de visión de capa de enlaces (capa 2), mientras
que la presente invención proporciona un esquema de encaminamiento
de múltiples radioenlaces de capa de red (capa 3), en el que la
información en cada paquete impone el camino del paquete y un
procesador determina una trayectoria de encaminamiento, basándose en
"posiciones fijas" de otros nodos.
En consecuencia, un objetivo principal de la
presente invención es proporcionar una red de comunicación y un
método que utiliza puntos de acceso migratorios, obviando por ello
altos costes y retardos asociados con el desarrollo de la
infraestructura.
Un objetivo adicional de la presente invención
es proporcionar un sistema de comunicación que ofrece un rápido
despliegue y automantenimiento en instalaciones urbanas, rurales y/o
a modo de campus universitario.
Aún otro objetivo de la presente invención es
evitar los controles y costes administrativos asociados con los
sistemas celulares inalámbricos tradicionales, liberando por ello a
los individuos de cargas e intrusiones indeseadas.
Aún un objetivo adicional más de la presente
invención es proporcionar un sistema, un método y/o un protocolo de
comunicación de nodo a nodo adaptados a diversas condiciones
medioambientales y terrestres, para permitir que unos nodos
migratorios o itinerantes se intercomuniquen eficazmente.
Un objetivo adicional de la presente invención
es integrar su uso y funcionamiento con diversos sistemas de
geoposicionamiento para proporcionar automáticamente información de
posición para su uso en la determinación del paradero de los
dispositivos y nodos destino.
Otro objetivo de la presente invención es
proporcionar un sistema y un método de comunicación transparente a
través de protocolos de comunicación en capas, aliviando por ello la
necesidad de usar alguna interfaz especial para comunicarse con otro
usuario.
Un objetivo también de la presente invención es
proporcionar nodos migratorios autónomos o dispositivos de
comunicación y métodos que funcionen libremente, según se desee, en
un sistema de comunicación integrado de automantenimiento sin
restricción de acceso, registro previo u otros controles asociados
tradicionalmente con los sistemas celulares inalámbricos de base
fija.
La invención se refiere a un nodo que migra de
manera autónoma, según la reivindicación 1, y a un método, según la
reivindicación 14.
La invención se explicará en unión con los
dibujos que se acompañan. La invención, sin embargo, está indicada
con particularidad por las reivindicaciones adjuntas.
La figura 1 muestra un despliegue típico de
nodos migratorios de acceso (MAN) de la presente invención.
La figura 2 es un diagrama de bloques
simplificado de un nodo migratorio 200, que incluye medios de
computación, medios de transmisión y recepción de señales, medios de
identificación de posiciones físicas, una interfaz de usuario y una
memoria.
La figura 3 muestra un paquete 300 de datos de
una primera realización de la invención.
La figura 4 muestra un paquete de reconocimiento
(ACK) 400 de enlaces que identifica los campos pertinentes del
paquete ACK de enlaces de la primera realización.
La figura 5 identifica los campos principales de
un paquete ACK 500 de red, que incluye datos de direccionamiento e
identificación.
La figura 6 identifica los campos principales de
un paquete 600 de información, que incluye datos de
direccionamiento, posición e identificación.
Las figuras 7A-7D son un
diagrama de flujo que muestra cómo la presente invención procesa
paquetes entrantes que han sido bloqueados en almacenamiento
temporal (por ejemplo, en una RAM) correspondientes a señales
recibidas por el receptor 213 de señales.
La figura 8 muestra un paquete 800 de
información, que identifica los campos principales dentro de un
paquete de información de la primera realización.
La figura 9 muestra un diagrama de flujo, que
expone el flujo de datos con respecto al paquete ACK 400 de enlaces
de la primera realización.
La figura 10 es un diagrama de flujo, que
describe el flujo de datos con respecto al paquete ACK 500 de red de
la primera realización.
La figura 11 es un diagrama de flujo, que
describe el flujo de datos con respecto al paquete 300 de datos de
la primera realización.
La figura 12 identifica los campos pertinentes
dentro del paquete 1200 de información de la segunda
realización.
La figura 13 muestra un paquete 1300 de datos,
que identifica los campos pertinentes dentro de un paquete de datos
de la segunda realización.
La figura 14 muestra un paquete ACK 1400 de red,
que identifica los campos principales del paquete de la segunda
realización.
La figura 15 identifica los campos pertinentes
dentro del paquete ACK 1500 de enlaces de la segunda
realización.
La figura 16 identifica los campos principales
de un paquete de reconocimiento negativo (NAK) 1600 de red de la
segunda realización.
Las figuras 17A-17C son
diagramas de flujo que muestran cómo la presente invención procesa
paquetes entrantes que han sido bloqueados en almacenamiento
temporal (por ejemplo, en una RAM) correspondientes a señales
recibidas por el receptor 213 de señales de la segunda
realización.
La figura 18 es un diagrama de flujo que muestra
el procesamiento de un paquete 1200 de información en el extremo de
transmisión de la segunda realización de la presente invención.
La figura 19 es un diagrama de flujo que muestra
el procesamiento de paquetes de datos en la transmisión de la
presente invención.
La figura 20 es un diagrama de flujo que muestra
el flujo de datos en el extremo transmisor para paquetes ACK de red
de la segunda realización.
La figura 21 es un diagrama de flujo que muestra
el flujo de datos en el extremo transmisor del paquete ACK de
enlaces de la segunda realización.
La figura 22 es un diagrama de flujo que muestra
el flujo de datos en el extremo transmisor para paquetes NAK de red
de la segunda realización.
ACK - Reconocimiento
CDMA - Acceso múltiple por división de código
CPU - Unidad central de procesamiento
CRC - Verificación de redundancia cíclica
HDLC - Control de enlaces de datos de alto
nivel
IP - Protocolo de Internet
LLC - Control de capa de enlaces
MAC - Control de acceso al medio
MAN - Nodo migratorio de acceso
MNID - Identificación de nodos migratorios
MUF - Máxima frecuencia utilizable
NAK - Reconocimiento negativo
NVRAM - Memoria de acceso aleatorio no
volátil
OSI - Interconexión de sistemas abiertos
PLI - Identificador de posiciones físicas
QOS - Calidad de servicio
RAM - Memoria de acceso aleatorio
RFC - Documento de Petición de comentarios
SIN - Relación señal a ruido
TCP - Protocolo de control de transmisión
TDMA - Acceso múltiple por división de
tiempo
UDP - Protocolo de datagrama de usuario.
La figura 1 muestra una implementación típica de
la presente invención. La red de datos que utiliza nodos migratorios
de acceso que funcionan de manera autónoma incluye unos MAN capaces
de llevar a cabo una propagación de señales por línea de visión 104,
por ondas superficiales (difractadas) 101, por dispersión
troposférica (reflejada y refractada) 102, por ondas ionosféricas
(refractadas) 103, o por cualquier otro medio de propagación de
señales electromagnéticas, así como un nodo fijo de bases de datos
regionales 106 opcional (que puede ser una unidad MAN que se
mantiene estacionaria). Los MAN fijos opcionales de bases de datos
regionales pueden transportar de uno a otro la información presente
en sus bases de datos a través de comunicación inalámbrica punto a
punto o cableada, o a través de los MAN de la red mostrada para
suministrar una completa topografía de red a todos los MAN fijos
opcionales de bases de datos. Si se usa la red mostrada, se puede
usar una frecuencia específica exclusivamente para la diseminación
de la topografía de red. El funcionamiento autónomo implica la falta
de un centro de conmutación central para administrar la
contabilidad, la medición, la autorización, todas ellas en curso, o
similares, pero puede incluir la temporización de cadencias para
sincronizar señales u otra comunicación a fin de permitir, según se
desee, una comunicación no restringida entre dos o entre varios
dispositivos de nodos migratorios o transitorios. No es necesario
tampoco que el sistema tenga nodos capaces de los cuatro tipos de
propagación de señales. Sin embargo, el sistema funcionaría más
eficientemente con nodos capaces de más de uno de estos tipos,
porque las señales se desplazan diferentes distancias dependiendo
del modo en el que dichas señales se propagan. Otro medio para que
el sistema trabaje eficientemente es tener múltiples redes en el
mismo, teniendo cada una sólo un tipo de MAN. Esto permitiría que la
capa de transporte gestionara el tráfico de datos a través de las
diferentes redes (cada una con diferentes características de
funcionamiento), como lo hace normalmente.
Todos los nodos migratorios son capaces de
moverse, pero pueden ser estacionarios. Por ejemplo, el nodo
migratorio 107 está en un coche que viaja al norte hacia su destino
en la proximidad del nodo migratorio 108. El coche debe detenerse
para repostar antes de alcanzar su destino. El conductor debe
detenerse para comer (o comprar comida) antes de alcanzar su
destino. El coche se queda estacionario cuando el conductor duerme.
Adicionalmente, se puede esperar que el coche esté estacionario una
gran parte de tiempo cuando está en la región de su casa, debido a
que el conductor está durmiendo, comiendo y trabajando. Durante este
tiempo, sin embargo, el nodo migratorio puede dar a conocer
periódicamente su posición, por ejemplo, a intervalos de entre uno y
cinco minutos, a una base de datos regional, que mantiene los datos
cartográficos actuales de posición de los nodos. Tales datos
cartográficos de posición de los nodos son usados por otros nodos en
la determinación de una trayectoria de nodo a nodo hasta un
destino.
El nodo fijo de bases de datos regionales 106
tiene una base de datos que es capaz de permitir la determinación de
caminos de extremo a extremo de paquetes o nodos entre un MAN fuente
y uno destino. Se usan cuando un MAN individual no puede obtener
suficiente información sobre la red para determinar los propios
caminos de extremo a extremo. En la realización mostrada, el nodo de
bases de datos regionales 106 no adquiere activamente información de
posición de los nodos, pero en cambio, recibe periódicamente tal
información de posición, que es transmitida automática y
periódicamente por los MAN dentro de su región. Alternativamente, el
nodo de bases de datos regionales se podría programar para adquirir
activamente información de posición de los MAN, provocando
respuestas desde los MAN situados dentro de su región. Cuando se
encuentra más allá de un intervalo eficaz de comunicación, un MAN se
puede equipar también con una rutina que efectúa la retransmisión de
la información de posición hasta un nodo asignado de bases de datos
regionales. Las bases de datos regionales se pueden intercomunicar
también entre sí para intercambiar información de bases de datos, de
manera que cada una mantiene la información de posición
"global" con relación al nodo en las regiones respectivas de
todas las bases de datos regionales de intercomunicación.
Un MAN de encaminamiento, por otro lado,
atraviesa un área geográfica predeterminada (por ejemplo, Zona 1)
recogiendo información de red a diseminar hasta los MAN
individuales, de manera que pueden determinar independientemente los
caminos de extremo a extremo. El nodo fijo de bases de datos
regionales recoge información de red para un área geográfica (por
ejemplo, Zona 1) desde los MAN que pasan dentro del intervalo de
comunicación. El nodo fijo de bases de datos puede diseminar su
información y determinar los propios caminos. El nodo móvil de
encaminamiento puede trabajar en coordinación con el nodo fijo de
bases de datos regionales, recogiendo información de red y
retransmitiéndola al nodo fijo de bases de datos regionales para
aumentar el rendimiento.
En referencia a la figura 2, se muestra un
diagrama de bloques simplificado de un nodo migratorio. El nodo
migratorio de acceso tiene un transmisor 204 de señales, un receptor
213 de señales, una agrupación 201 de antenas transmisoras, una
agrupación 210 de antenas receptoras, un identificador 220 de
posiciones físicas (PLI), una unidad central de procesamiento (CPU)
250, un bus 230 de datos, un bus 240 de control, un transceptor
RS-232 260, una interfaz 270 de red, una memoria de
acceso aleatorio (RAM) 290, una RAM no volátil (NVRAM) 280, que
tiene una base de datos 499 opcional, y un disco duro 300 opcional,
que tiene una base de datos 499 opcional. El nodo migratorio de
acceso puede tener también una multitud de otras interfaces, por
ejemplo: FDDI, anillo con paso de testigo, ATM.
La CPU 250, a través del bus de control 240,
controla el transmisor 204 de señales. Se hacen pasar datos hacia y
desde el transmisor de señales a través del bus 230 de datos. El
transmisor 204 de señales, al estar controlado por la CPU 250, es
capaz de transmitir a diferentes frecuencias predefinidas, a
diferentes intensidades de señal y/o funcionar bajo diferentes
protocolos de interfaz aire. La intensidad de señal se clasifica
generalmente por la relación señal a ruido (S/N). Hay otras técnicas
para clasificar la intensidad de señal, que son evidentes para un
experto medio en la materia, por ejemplo, supervisar la tasa de
errores de bits (BER) en el receptor. El receptor usa la BER para
determinar los requisitos de potencia a fin de volver a comunicarse
con el transmisor de señales. La información BER se puede volver a
retransmitir al transmisor, de manera que puede usar la información
BER para determinar sus requisitos de potencia cuando se vuelve a
comunicar con ese MAN particular. La BER está inversamente
relacionada con la intensidad de señal, a medida que la intensidad
de señal disminuye, la BER aumenta.
El transmisor 204 de señales suministra una
señal de transmisión hasta la agrupación 201 de antenas
transmisoras, de manera que puede emitir una onda de radio. La CPU
250 controla la agrupación de antenas transmisoras a través del bus
240 de control. El nodo migratorio es capaz de transmitir señales
unidireccional y/u omnidireccionalmente. Hay unas antenas 202 y 203
omnidireccional y unidireccional, respectivamente, en la agrupación
201 de antenas transmisoras, que transmiten señales. Se envían datos
de realimentación, por ejemplo, de dirección de antena, a la CPU
250 a través del bus 230 de datos.
La CPU 250, a través del bus 240 de control,
controla el receptor 213 de señales. Se hacen pasar datos hacia y
desde el receptor de señales a través del bus 230 de datos. El
receptor 213 de señales, al estar controlado por la CPU 250, es
capaz de recibir diferentes frecuencias predefinidas.
Adicionalmente, es capaz de identificar la intensidad de señal de
las señales recibidas. La intensidad de señal se clasifica
generalmente por la relación S/N, justamente como el transmisor 204
de señales. El receptor de señales, en combinación con la agrupación
210 de antenas receptoras, puede incluir circuitería para localizar
y seguir la pista de las señales entrantes, siguiendo por ello la
pista a los MAN móviles a través de los paquetes o las señales
entrantes.
La agrupación 210 de antenas receptoras
suministra una señal de radio capturada al receptor 213 de señales
para su procesamiento. La CPU 250 controla la agrupación de antenas
receptoras a través del bus 240 de control. Los datos circulan hacia
y desde la agrupación 210 de antenas receptoras a través del bus 230
de datos. Puede haber dos antenas (u otro equipo, como se describe
más adelante para la diversidad de señales) alimentando
simultáneamente señales al receptor 213 de señales para que la
diversidad de señales aumente la relación S/N a fin de superar el
desvanecimiento de las señales. Hay unas antenas 212 y 211
unidireccional y omnidireccional, respectivamente, dentro de la
agrupación 210 de antenas receptoras.
La CPU 250, a través del bus 240 de control,
controla el identificador 220 de posiciones físicas (PLI). Se hacen
pasar datos hacia y desde el PLI 220, a través del bus 230 de datos.
Usando un GPS u otros sistemas de geoposicionamiento, el PLI
identifica la posición del nodo migratorio al menos en dos planos
(parámetros). Sin embargo, el número óptimo de parámetros de
identificación es de tres. Los parámetros de identificación son al
menos la longitud y la latitud del nodo migratorio, con un parámetro
opcional correspondiente a la altura. Se pueden emplear también
parámetros polares de posición indicativos de los desplazamientos
angulares y radiales para localizar un MAN. El parámetro de la
altura sólo es opcional en partes del sistema móvil de acceso, que
se presentan esencialmente sobre terreno plano. Los datos y las
señales de control hacia y desde la CPU 250 se desplazan a través
del bus 230 de datos y del bus 240 de control, respectivamente. La
CPU controla el transceptor RS-232 260, la interfaz
270 de red (y cualquier otra interfaz de red), el transmisor 204 de
señales, en combinación con la agrupación 201 de antenas
transmisoras (combinación transmisora), el receptor 213 de señales,
en combinación con la agrupación 210 de antenas receptoras
(combinación receptora) y el identificador 220 de posiciones
físicas. Adicionalmente, la CPU controla el acceso de memoria a la
NVRAM 280, a la RAM 290, al disco duro 399 opcional y a la base de
datos 499 opcional que reside en ella. Puede instruir a la
combinación transmisora para que transmita a diferentes frecuencias,
bajo diferentes protocolos de interfaz aire, transmita
unidireccional u omnidireccionalmente, o transmita a diferentes
intensidades de señal. Dicha combinación transmisora controla la
combinación de señales de la propiedad de la diversidad espacial,
las frecuencias y las antenas que se escuchan para la combinación
receptora y cualquier propiedad de seguimiento que esté permitida.
La CPU genera paquetes a transmitir y los pasa al transmisor 204 de
señales. La CPU 250 recibe la posición física desde el PLI 220 y
calcula un vector de velocidad, que describe la trayectoria esperada
del nodo migratorio; toma información de la transmisión de señales y
determina el intervalo de señales esperado con una intensidad o
calidad predeterminada de señal. La CPU determina las posibles
frecuencias de transmisión y, opcionalmente, las frecuencias de
recepción. En ciertos casos, los medios informáticos determinan si
tiene un testigo del servidor de encaminamiento que sirve para tomar
decisiones de encaminamiento.
El tráfico en las redes de voz y datos se puede
clasificar como de larga distancia, por ejemplo, una llamada
telefónica de larga distancia o la comunicación con un ordenador
remoto en el otro lado del continente, o de corta distancia, por
ejemplo, una llamada telefónica local o la comunicación con un
servidor local o un ordenador en la habitación de al lado.
Generalmente, se puede dar servicio a los intervalos entre la larga
y corta distancia mediante las técnicas usadas por la corta
distancia o la larga distancia.
Los nodos migratorios 104 son capaces,
principalmente, de proporcionar comunicación por línea de visión más
un alcance del diez al quince por ciento. Funcionan en las bandas de
frecuencia de 900 MHz o 1.800 MHz. Se podrían usar unas frecuencias
mayores o menores para obtener un ancho de banda más amplio.
Sin embargo, a medida que la frecuencia se hace
mayor, los efectos de interferencia aumentan (por ejemplo, la
atenuación por la lluvia), por lo que existe una compensación para
anchos de banda mayores. La mayor parte del sistema está integrado
por estos nodos migratorios, porque la mayoría del tráfico está
localizado y requiere un ancho de banda mayor. Debido a las
características localizadas de la comunicación en estas bandas de
frecuencia, resulta práctica la reutilización de frecuencias,
utilizando mejor por ello un espectro de frecuencias atribuido.
Adicionalmente, hay muchos transpondedores comerciales disponibles
en estas bandas de frecuencia. Los MAN son capaces de conmutar
automáticamente frecuencias, de manera que pueden optimizar el
comportamiento de acuerdo con las condiciones actuales de red.
La propagación de señales por línea de visión no
es capaz de conseguir la propagación sobre el horizonte a menos que
la antena de transmisión sea suficientemente alta como para ver la
antena de recepción sobre el horizonte. Es inútil tener antenas
suficientemente altas como para ver sobre el horizonte en los MAN
móviles, de manera que la propagación de señales por línea de visión
sólo se puede usar para la comunicación localizada en entornos
relativamente no obstruidos. Cuanto mayor es la frecuencia, mayor es
el ancho de banda. Este modo de propagación de señales resulta
adecuado sólo para enlaces de comunicación de alcance corto a medio
con ancho de banda alto. Por lo tanto, los múltiples modos de
propagación de señales aumentan el rendimiento y el grado de
utilización del
sistema.
sistema.
La propagación de señales por ondas
superficiales se basa en la difracción de señales usando la Tierra
como guía de ondas, de manera que cuanto más larga sea la longitud
de onda, más lejos se puede desplazar la señal debido a la
difracción. Sin embargo, cuanto más larga sea la longitud de onda,
más baja será la frecuencia y más estrecho el ancho de banda para el
total de los datos. Por lo tanto, este modo de propagación de
señales funciona mejor de alcance medio a alcance muy largo (sobre
el horizonte).
La propagación de señales por dispersión
troposférica se basa en la troposfera de la Tierra para dispersar la
señal. Este modo de propagación de señales trabaja mejor en las
bandas de frecuencia ultra alta (UHF) y frecuencia super alta (SHF)
(de 300 MHz a 30 GHz). Por lo tanto, este modo de propagación de
señales funciona mejor de alcance largo a alcance muy largo (sobre
el horizonte).
La propagación de señales por ondas ionosféricas
(propagación ionosférica) se basa en la refracción en la atmósfera
terrestre. Depende del ángulo de incidencia y el ángulo de
refracción. El ángulo de incidencia debe ser casi de 90º, y algo de
la energía de la señal se pierde debido al hecho de que no toda la
energía se refracta y una parte simplemente pasa a través de la
atmósfera. Básicamente, la señal se envía prácticamente en dirección
vertical por el aire y vuelve a rebotar, alcanzando cualquier área
que está a la vista del punto de incidencia en el cielo. Esto ocurre
habitualmente en la banda de alta frecuencia (HF) (de tres a treinta
MHz). La propagación de señales por ondas ionosféricas es muy
dependiente de la actividad de la ionosfera. Más específicamente, su
eficacia depende del momento del día, el momento del ciclo solar y
la actividad del sol, que se describen en los diagramas de la máxima
frecuencia utilizable (MUF) ampliamente disponibles. También, hay
muchos paquetes de software que calculan la MUF. Se puede incluir en
el MAN un receptor acústico (por ejemplo, Digisonde^{TM} Portable
Sounder) para determinar la caracterización en el propio lugar y en
tiempo real de la propagación de señales. Este tipo de propagación
de señales funciona mejor en las comunicaciones de locales de
alcance largo.
Las antenas unidireccionales (o justamente
direccionales) son las que más benefician a los nodos migratorios de
línea de visión, pero todos los nodos migratorios se benefician del
uso de antenas direccionales. Se usan antenas unidireccionales para
reducir la interferencia entre nodos migratorios próximos entre sí.
De este modo, la transmisión de señales se puede limitar a un área
seleccionada como objetivo y la recepción de señales se puede
limitar a señales que provienen de una dirección o área. Existen
altas densidades de nodos por línea de visión (especialmente en o
cerca de las ciudades), de manera que estos nodos son los que más se
benefician de las antenas unidireccionales. Los transpondedores que
funcionan a estas frecuencias lo hacen mejor en terrenos no
obstruidos, de manera que la capacidad para seleccionar como
objetivo una señal es muy beneficiosa. Además, si el sistema integra
un subsistema para seguir los nodos destino, se podría usar una
antena controlada direccionalmente con una ventana de cobertura muy
estrecha.
La diversidad de señales es muy importante en la
presente invención, ya que los nodos migratorios transmisor y
receptor se pueden estar moviendo. Un esquema de diversidad de
señales combina múltiples señales sin correlacionar para obtener una
señal resultante más fuerte a fin de superar el desvanecimiento de
las señales. Estos esquemas funcionan, porque las múltiples
trayectorias raramente tienen los mismos desvanecimientos profundos,
de manera que cuando se combinan, la señal resultante tiene
desvanecimientos mínimos o no tiene ninguno (una relación S/N
mayor). La presente invención utiliza varios esquemas de diversidad.
El esquema de diversidad más fácil y barato de implementar es un
esquema de diversidad por el espacio o espacial, de manera que la
mayoría de los nodos migratorios en la presente invención utilizan
diversidad espacial. Los esquemas de diversidad de las componentes
del campo proporcionan todos los atributos de los esquemas de
diversidad espaciales, sin el gran espaciado entre antenas requerido
en bajas frecuencias. La diversidad de las componentes del campo se
usa generalmente cuando es inútil la diversidad espacial. Sin
embargo, la presente invención utiliza también esquemas de
diversidad de polarización, de componentes del campo, angulares,
temporales o de frecuencia.
La diversidad espacial usa dos antenas de
recepción separadas una distancia igual a aproximadamente la mitad
de la longitud de onda. Las intensidades instantáneas de las señales
recibidas en las dos antenas son diferentes y sin correlacionar. Las
señales desde las dos antenas se combinan para obtener una señal
resultante más fuerte. Es fácil ver que este enfoque es más adecuado
para longitudes de onda cortas, ya que la distancia entre antenas
debería ser aproximadamente la mitad de la longitud de onda. Si la
compacidad es la preocupación principal, sería más apropiado
implementar uno de entre los otros esquemas de diversidad
siguientes.
La diversidad de las componentes del campo
combina las tres componentes del campo, la componente del campo
eléctrico en la dirección z (E_{z}), la componente del campo
magnético en la dirección x (H_{x}), y la componente del campo
magnético en la dirección y (H_{y}), de una antena de cuadro o
dipolo de manera coherente (ecuación a), de manera incoherente
(ecuación b) o la suma de los cuadrados de los términos individuales
de la combinación coherente (ecuación c).
- V_{I}\hskip0.98cm= \hskip0.2cm E_{z} + H_{x} + H_{y}
- ecuación a
- V_{II}\hskip0.9cm = \hskip0.2cm | E_{z} | + | H_{x} | + | H_{y} |
- ecuación b
- V_{III}\hskip0.8cm= \hskip0.2cm | E_{z} |^{2} + | H_{x}|^{2} + | H_{y} |^{2}
- ecuación c
\newpage
Este enfoque usa una densidad de energía o una
antena de señales sin correlacionar que recibe separadamente las
tres componentes del campo. La antena transmisora puede ser de
cualquier tipo.
Se puede conseguir la diversidad de polarización
instalando unas antenas receptoras circulares derecha e izquierda.
Estas antenas receptoras pueden estar en el mismo mástil o soporte,
de manera que este esquema de diversidad podría requerir menos
espacio, dependiendo de la frecuencia usada. Una antena látigo es la
que mejor funciona como antena transmisora, de manera que esta
técnica requiere tres antenas. Sin embargo, las antenas pueden estar
poco espaciadas. De este modo, la señal recibida desde cada antena
de cuadro está óptimamente sin correlacionar con respecto a las
otras. Otro modo de implementar este esquema de diversidad es usando
una antena látigo vertical y una antena látigo situada a un ángulo
de 45° para recibir las señales. De nuevo, la antena transmisora
puede usar la antena látigo vertical. Las dos antenas diferentes
reciben señales con amplitud y fase diferentes. Esto requiere que
los nodos migratorios tengan dos antenas, pero pueden estar poco
espaciadas.
La diversidad angular usa múltiples antenas
dirigidas (unidireccionales) que apuntan a ángulos ampliamente
diferentes. La presente invención usa tres antenas dirigidas
separadas por ángulos de 120º, cubriendo por ello 360º. Las
múltiples antenas aíslan diferentes componentes angulares sin
correlacionar de la señal. Se puede usar en este esquema cualquier
antena transmisora. Este esquema de diversidad usa múltiples
antenas, que pueden estar situadas próximas entre sí, de manera que
esta técnica funcionará bien cuando la conservación de espacio es
una consideración.
La diversidad temporal es una técnica bastante
ineficiente, porque requiere la retransmisión periódica de una señal
usando un ancho de banda valioso, de manera que esta técnica rara
vez se utiliza. Sin embargo, esta técnica no requiere implementar
antenas independientes o especiales, de manera que es ventajosa
cuando el espacio limitado es la preocupación principal.
La diversidad de frecuencias requiere dos
señales de radio, cada una con una frecuencia portadora muy separada
de la otra. Las portadoras ampliamente separadas proporcionan
señales sin correlacionar. Esta técnica usa dos señales, de manera
que el ancho de banda también se usa aquí de modo ineficiente.
Las descripciones siguientes ilustran la
implementación mínima de una red de trabajo de la presente
invención. Como se puede discernir, las estructuras de paquetes y su
procesamiento combinan las capas de enlaces de datos y las capas de
red. La capa de enlaces de datos proporciona, normalmente, un
intercambio fiable de datos entre dos nodos cualesquiera en una red.
La capa de red proporciona, normalmente, encaminamiento,
secuenciación, control de canales lógicos, control de flujo y
recuperación de errores a través de una red. El control de flujo
incluye el volumen de tráfico, una cualidad descrita por la calidad
de servicio (QOS). La QOS, de por sí, es gestionada normalmente en
la capa de transporte, pero la presente invención gestiona la QOS en
capas inferiores para reducir el uso del sistema introducido por la
subida y bajada del apilamiento de protocolos. Es probable que una
QOS solicitada requiera renegociación debido a las fluctuaciones en
calidad de las señales recibidas. Todos los MAN de la presente
invención son capaces de generar un movimiento descoordinado
simultáneo, de manera que se espera que la calidad de las señales
varíe mucho en ciertos momentos. Adicionalmente, las aplicaciones
multimedia y de vídeo realizan demandas extremas en las redes. Sin
embargo, se espera que la QOS se siga manejando en la capa de
transporte, porque dicha capa gestiona la QOS entre diferentes redes
cuando se atraviesan múltiples redes.
Se puede usar el protocolo de control de
transmisión (TCP) en el protocolo de la capa de transporte, pero
esto puede requerir una implementación más robusta de protocolos que
la ilustrada en esta memoria, dependiendo de la biblioteca o el
paquete de software usado para implementar el TCP. La interfaz entre
el TCP y la capa de red/enlaces realiza principalmente la traducción
de las direcciones IP especificadas en el paquete TCP hasta los
MNID, asegura que los datos encajan en la porción de datos del
paquete TCP y dispone el orden de los paquetes entrantes según el
orden en que fueron enviados. Ya que la mayoría de aplicaciones se
basan actualmente en el TCP, es un candidato preferido para la capa
de transporte.
Sin embargo, se puede usar el protocolo de
datagrama de usuario (UDP) en el protocolo de la capa de transporte.
El UDP, sin embargo, no garantiza la entrega de paquetes por orden
como lo hace el TCP.
Quizás, una solución mejor (al menos, por lo que
se refiere a los programadores de aplicaciones) es seguir más
estrechamente el enfoque OSI de siete capas tradicional con
protocolos establecidos. De este modo, los usuarios pueden elegir
cualquier biblioteca de protocolos o paquete de software para
utilizar un sistema hecho según la presente invención. Los
programadores de aplicaciones están preocupados habitualmente con
las capas situadas por encima de la capa de red, ya que los paquetes
en los puntos extremos deben atravesar las capas superiores (de la
capa de transporte a la capa de aplicación) para conseguir las
aplicaciones hacia y desde los nodos en los puntos extremos. La
presente invención puede usar un protocolo AX.25 (incluido en esta
memoria como referencia) para su capa de enlace de datos (control de
capa de enlaces). El AX.25 es el protocolo de capa de enlaces
denominado Amateur Packet-Radio. Es similar al
protocolo de control de enlaces de datos de alto nivel (HDLC) y está
basado en el protocolo X.25 de capa dos. El AX.25 está concebido
para la radio por paquetes para aficionados. Por lo tanto, las
direcciones son distintivos de llamada. Los distintivos de llamada
se traducen desde direcciones IP (y viceversa). La presente
invención realiza una traducción similar desde una dirección IP
hasta el MNID (y viceversa), de manera que el mismo mecanismo se usa
para realizar esta traducción. Los paquetes AX.25 de información
distribuyen vectores de trayectoria.
El uso del protocolo AX.25 no proporciona ningún
soporte de capa de red, de manera que el protocolo de Internet (IP)
se usa para servicios de la capa tres (capa de red). Se puede tomar
como referencia la RFC 1226 para información adicional sobre el
encapsulado IP de cuadros AX.25 (incorporados en esta memoria como
referencia). Muy probablemente, el protocolo de control de
transporte (TCP) se usará para servicios de red, ya que proporciona
garantías de paquetes por orden. Las aplicaciones de red más
actuales en uso se basan en TCP/IP, de manera que el enfoque por
protocolo AX.25 facilita un uso más amplio de la presente invención,
al permitir que un usuario utilice bibliotecas de protocolos ya
creados o paquetes de software.
Hay dos realizaciones de la presente invención
descritas en esta memoria, aunque se pueden extraer muchas otras de
esta descripción. Cada realización tiene unos paquetes y una
estructura de paquetes ligeramente diferentes. En su forma más
sencilla, un nodo fuente de la primera realización no tiene por qué
conocer o calcular un camino de nodo a nodo hasta un nodo destino.
Esto es suficiente cuando se espera que la red se haga funcionar
dentro de unos límites confinados, tales como en una isla, en un
campus, o en otra región geográficamente limitada. En ese caso, por
ejemplo, un nodo fuente puede difundir un paquete de red y todos los
nodos que reciben el paquete capturarán, responderán o enviarán ese
paquete, dependiendo de la naturaleza del contenido del ID, del
control y/o de la información. En algunos casos, incluso puede ser
innecesario que el paquete de red contenga información de posición,
muy semejante a la de las técnicas de radio por paquetes para
aficionados, porque la región de funcionamiento es tan pequeña que
todos los nodos están dentro del intervalo de comunicación o a sólo
unos pocos saltos dentro de tal intervalo. La primera realización
descrita en esta memoria no utiliza una base de datos de información
de posición, pero sí incluye medios de geoposicionamiento.
La figura 3 identifica los campos principales
dentro de un paquete 300 de datos, que incluye datos de estado, de
control y de carga útil. Cada paquete tiene campos de marcador
inicial y final 301 y 323 de un octeto (ocho bits), respectivamente,
que tienen un valor de 01111110 y son idénticos, de manera que un
marcador final puede ser un marcador inicial para el siguiente
paquete. Los seis unos consecutivos en el marcador requieren
eliminar todos los otros casos de seis unos consecutivos, de manera
que los marcadores puedan localizarse todavía a medida que los bits
del paquete circulan. Esto se hace mediante la inserción de bits. Se
coloca un bit cero después de cinco unos consecutivos en el
transmisor que, correspondientemente, se elimina en el receptor.
Un campo 302 del tipo de paquete de cuatro bits
identifica el tipo de paquete. Los cuatro bits que indican un
paquete de datos son 111V. Un campo 303 del identificador (MNID) de
nodo migratorio de acceso (MAN) fuente (nodo transmisor migratorio
de acceso para este enlace) tiene tres subcampos, un campo de
coordenadas X 304, un campo de coordenadas Y 305 y un campo de
coordenadas Z 306. Se podrían usar también otros campos, por
ejemplo, parámetros polares de posición, para designar la fuente y
el destino. El MNID fuente es la posición del MAN cuando transmite
el paquete. El MNID fuente es el MAN transmisor para un radioenlace
de comunicación. Todos los MNID están integrados por las coordenadas
X, Y y Z. Un campo MNID destino 307 tiene unos campos de coordenadas
X, Y y Z 308, 309 y 310 respectivamente. El MNID destino indica el
MAN destino previsto para un radioenlace particular de comunicación.
El MNID destino es todo unos cuando se pide una difusión. Un campo
MNID fuente 311 de red incluye unos campos de coordenadas X, Y y Z
312, 313 y 314 respectivamente. El MNID de red es el MAN que inicia
el tráfico de paquetes en la red (es decir, el iniciador de llamadas
en la red). Los campos de coordenadas X (304, 308 y 312), Y (305,
309 y 313) y Z (306, 310 y 314) son cada uno de 32 bits,
identificando cada uno una de las tres dimensiones para identificar
completamente la posición de los nodos migratorios de acceso en el
espacio tridimensional. Por lo tanto, cada campo MNID es de doce
octetos o 96 bits.
Se usa un campo ID 316 de paquetes de enlaces de
un octeto u ocho bits para identificar cada paquete particular en un
radioenlace de comunicación. Cada ID de paquetes de enlaces debe ser
exclusivo para cualquier nodo migratorio que podría recibir el
paquete transmitido en cualquier instante. El tamaño del ID de
paquetes de enlaces puede aumentar si hay tráfico denso, de manera
que haya suficientes números exclusivos para todos los paquetes en
un área particular. Un campo ID 317 de paquetes de red de 32 bits
identifica un paquete particular desde el MAN fuente de red hasta el
MAN final. El ID de paquetes de red debe ser exclusivo a través de
toda la red, porque puede ser necesario atravesar toda la red para
alcanzar su destino final. Un campo de las frecuencias de recepción
318 de la estación fuente de dos octetos o dieciséis bits identifica
a qué frecuencias el nodo migratorio transmisor (fuente del paquete
que se está reconociendo) supervisa los paquetes ACK de enlaces (los
ACK). Los ACK a nivel de red se pueden transmitir/recibir a una
frecuencia predeterminada a través de toda la red si el volumen de
tráfico es bajo, de manera que no hay necesidad de indicar
diferentes frecuencias ACK para un paquete ACK de red.
Opcionalmente, el paquete de información puede incluir una
frecuencia opcional ACK de red que se usará por toda la red para un
reconocimiento de extremo a extremo de ese paquete de datos
particular, o se pueden seleccionar diferentes frecuencias ACK de
red para cada ramificación de la red ACK, a medida que se desplaza
hasta su destino. Un campo de marca horaria 319 de dos octetos o
dieciséis bits indica la hora a la que el paquete de datos fue
transmitido por el MAN fuente de red. Un campo de calidad de
servicio (QOS) 320 de cuatro bits indica el tipo/calidad de servicio
que el usuario originario demanda para la transmisión de paquetes de
extremo a extremo. Un campo 321 de datos de tamaño variable es la
carga útil del paquete o la información que el usuario originario
desea transportar hasta el destino final. Un campo de verificación
de redundancia cíclica (CRC) 322 de paquetes de dieciséis bits se
usa para identificar y corregir los errores de transmisión y
recepción del paquete.
\newpage
Se pueden usar en la red ID MAN opcionales. Más
específicamente, el campo opcional ID MAN fuente, destino y fuente
de red 315 indica el uso de los ID MAN opcionales en el paquete de
datos. Generalmente, el ID MAN usado dentro de la red es una
dirección IP para facilitar el direccionamiento y encaminamiento de
la resolución del tráfico en Internet (incluyendo el
direccionamiento inverso y todas las funciones relacionadas de
direcciones normales que son fácilmente evidentes para cualquier
experto medio en la materia). Existen numerosos esquemas del ID MAN
que serían evidentes para un experto medio en la materia; por
ejemplo, el ID MAN puede ser también un número de teléfono. El ID
MAN es una identificación exclusiva asignada a cada MAN, que puede
ayudar a identificar un MAN en un área congestionada, o si se ha
movido.
Adicionalmente, los MNID se pueden reemplazar
con los ID MAN como la característica de identificación dentro del
MAN. En este caso, se usa una base de datos para poner una posición
de los MAN en correlación con el ID MAN (por ejemplo, la dirección
IP).
La figura 4 muestra un paquete de reconocimiento
(ACK) 400 de enlaces que identifica los campos pertinentes del
paquete ACK de enlaces, entre los que se incluyen datos de
direccionamiento e identificación. El paquete ACK de enlaces tiene
un campo de marcador inicial 301, tal y como se ha descrito
previamente. Un campo 402 del tipo de paquete de cuatro bits
identifica el tipo de paquete. Los cuatro bits que indican un
paquete de datos son 1110. Un campo de identificador MAN (MNID)
fuente (nodo transmisor migratorio de acceso para este enlace) 403
tiene tres subcampos, un campo de coordenadas X 404, un campo de
coordenadas Y 405 y un campo de coordenadas Z 406. El MNID fuente es
el identificador del MAN transmisor para un radioenlace de
comunicación, tal y como se ha descrito previamente. Un campo ID 408
de paquetes de enlaces de un octeto identifica el paquete particular
en un radioenlace de comunicación que se está reconociendo. El campo
CRC 322 y el campo de marcador final 323 concluyen los campos del
paquete ACK de enlaces, tal y como se ha definido previamente. Un
ACK sólo puede ser sensible a la recepción de un buen paquete de
datos. Se puede usar un campo ID MAN fuente 407 opcional, tal y como
se explica en la descripción de la figura 3.
La figura 5 identifica los campos principales de
un paquete ACK 500 de red, que incluye datos de direccionamiento e
identificación. El objetivo del paquete ACK de red consiste en que
el MNID destino de red del paquete reconozca la buena recepción de
este paquete particular para esta MNID fuente de red del paquete. El
paquete ACK de red tiene un campo de marcador inicial 301, tal y
como se ha descrito previamente. Un campo 502 de tipo de paquete de
cuatro bits identifica el tipo de paquete. Los cuatro bits que
indican un paquete de datos son 1101. Un campo de identificador de
nodo migratorio de acceso (MNID) fuente 503 (MAN en el que el
paquete se originó dentro de la red) tiene tres subcampos, un campo
de coordenadas X 504, un campo de coordenadas Y 505 y un campo de
coordenadas Z 506. El MNID fuente es el MAN transmisor o el punto
originario del paquete en la red, tal y como se ha descrito
previamente. Un campo ID 508 de paquetes de red de cuatro octetos
identifica el paquete particular a través de la red que se está
reconociendo. Sólo se puede reconocer un paquete de datos. El campo
CRC 322 y el campo de marcador final 323 concluyen los campos de
paquetes ACK de red, tal y como se ha definido previamente. Se puede
usar un campo ID MAN fuente 507 opcional, tal y como se explica en
la descripción de la figura 3.
La figura 6 identifica los campos principales de
un paquete 600 de información, que incluye datos de
direccionamiento, posición e identificación. El objetivo del paquete
de información es informar a los MAN vecinos de que el movimiento de
los MAN transmisores se está transmitiendo a una frecuencia
predeterminada. Los MAN que reciben este paquete almacenan la nueva
posición para el MAN móvil. Esto permite que los paquetes enviados
al MAN móvil sean encaminados desde su posición, indicada por su
MNID (posición original), a lo largo de su trayectoria de
movimiento, alcanzando con ello finalmente el MAN destino en su
posición actual. El paquete de información tiene un campo de
marcador inicial 301, tal y como se ha descrito previamente. Un
campo 602 de tipo de paquete de cuatro bits identifica el tipo de
paquete. Los cuatro bits que indican un paquete de datos son 0000.
Un campo MNID 603 (que identifica el MAN que se está moviendo) tiene
tres subcampos, un campo de coordenadas X 504, un campo de
coordenadas Y 505 y un campo de coordenadas Z 506, tal y como se ha
descrito previamente. Un campo de la posición actual 607 indica la
posición actual del MAN en el momento de transmitir el paquete con
el mismo formato que un MNID como el descrito previamente. El campo
CRC 322 y el campo de marcador final 323 concluyen los campos de
paquetes ACK de red, tal y como se ha definido previamente. Se puede
usar un campo ID MAN fuente 611 opcional, tal y como se explica en
la descripción de la figura 3.
Las figuras 7A-7D son un
diagrama de flujo que muestra cómo la presente invención procesa los
paquetes entrantes que han sido bloqueados en almacenamiento
temporal (por ejemplo, en una RAM) correspondiente a señales
recibidas por el receptor 213 de señales. La CPU determina la
potencia o calidad de los paquetes recibidos, a medida que el
receptor bloquea los paquetes entrantes en su registro interno. La
CPU mueve un paquete recibido desde el registro hasta una posición
en la RAM para su almacenamiento temporal cuando la potencia o
calidad del paquete es suficiente. La CPU trata de identificar los
marcadores inicial y final (301 y 323, respectivamente). Si los
marcadores inicial y final se identifican, se habrá localizado el
principio y el final de un paquete. La CPU calcula una CRC para el
paquete recibido y, entonces, lo compara con la CRC en el campo CRC
322 de paquetes del paquete recibido. Si los dos son iguales,
entonces, es altamente probable que el paquete recibido sea un
paquete reconocible. La CPU identifica el tipo de paquete que se ha
recibido, comparando el patrón de bits del campo del tipo de paquete
con los patrones de bits que indican un paquete de datos (1111), un
paquete ACK de enlaces (1110), un paquete ACK de red (1101) o un
paquete de información (0000).
Si el tipo de paquete es un paquete ACK 402 de
enlaces, entonces, la CPU compara el campo MNID fuente 403
almacenado en la RAM con el MNID escrito en la RAM durante la
inicialización. Si son los mismos (es decir, el paquete está
destinado a este MAN), entonces, la CPU accede a la posición de la
RAM, almacena el paquete correspondiente al ID de paquetes de
enlaces en el campo ID 408 de paquetes de enlaces y lo suprime. Este
paquete ACK de enlaces reconoce la buena recepción de un paquete de
datos a través de un enlace de comunicaciones hasta el MAN fuente
del paquete de datos. Si los MNID no son los mismos (es decir, el
paquete no está destinado a este MAN) entonces, la CPU sigue
esperando paquetes con suficiente potencia o calidad desde el
receptor de señales. Si se usa el ID MAN opcional, entonces, la CPU
puede comparar el campo ID MAN fuente opcional con el ID MAN para
determinar si el paquete está destinado a este MAN (útil en áreas
congestionadas o cuando se está moviendo un MAN).
Si el tipo de paquete es un paquete ACK 502 de
red, entonces, la CPU compara el MNID indicado en el campo MNID
fuente 503 de red con el MNID del MAN receptor. Si son los mismos
(es decir, el paquete está destinado a este MAN), entonces, la CPU
accede a la posición de la RAM, almacena el paquete correspondiente
al ID de paquetes de red en el campo ID 508 de paquetes de red y lo
suprime. Este paquete ACK de red reconoce buena recepción de extremo
a extremo de un paquete de datos hasta la fuente de red original del
paquete de datos. Si los MNID no son los mismos (es decir, el
paquete no está destinado a este MAN) entonces, la CPU conmuta hasta
un módulo que genera y transmite un paquete ACK de red (figura 10),
perpetuando por ello el paquete ACK de red hasta la fuente de red
del paquete que está siendo reconocido. Posteriormente, la CPU sigue
esperando paquetes con suficiente potencia o calidad desde el
receptor de señales. Si se usa el ID MAN opcional, entonces, la CPU
puede comparar el campo ID MAN fuente opcional con el ID MAN para
determinar si el paquete está destinado a este MAN.
Si el tipo de paquete es un paquete 602 de
información, entonces, la CPU almacena la posición actual en el
campo de posición actual 607 correspondiente al MNID fuente del
campo MNID fuente 603, en una tabla de consulta en la RAM o en el
disco duro, si está disponible. Posteriormente, la CPU sigue
esperando paquetes con suficiente potencia o calidad desde el
receptor de señales.
Si el tipo de paquete es un paquete 302 de
datos, entonces, la CPU compara la hora actual con la marca horaria
del campo de la marca horaria 319 para determinar la antigüedad del
paquete. Si el paquete es antiguo (por ejemplo, más antiguo que
treinta minutos), la CPU accede a la posición de la RAM, almacena el
paquete de datos y lo suprime. Posteriormente, la CPU sigue
esperando paquetes entrantes con suficiente potencia o calidad. Si
el paquete de datos no es antiguo, la CPU lo mueve hasta el disco
duro, si está disponible. De otro modo, se mantiene en la RAM. La
CPU conmuta hasta un módulo, que genera y transmite un paquete ACK
400 de enlaces (véase la figura 9). La CPU compara el MNID de los
MAN receptores con el MNID del campo MNID destino 307. Si son los
mismos, el paquete de datos ha alcanzado su destino final, de manera
que la CPU conmuta hasta un módulo, que genera y transmite un
paquete ACK 500 de red (véase la figura 10). Posteriormente, la CPU
sigue esperando paquetes entrantes con suficiente potencia o
calidad.
Si el paquete de datos recibido no ha alcanzado
su destino, debe ser retransmitido. La CPU accede a la tabla de
consulta en la RAM para determinar si el MAN destino tiene una
entrada en la tabla de consulta. Si el MAN destino tiene una entrada
en la tabla de consulta (el MAN se ha movido), la CPU coloca la
nueva posición para el MAN destino desde la tabla de consulta dentro
del campo MNID destino del correspondiente paquete almacenado en la
RAM. La CPU calcula la distancia hasta el MAN destino, después de
mover la posición actual (coordenadas X, Y y Z) desde un registro en
el identificador de posiciones físicas (PLI) hasta un registro
local, usando la información de coordenadas del campo MNID destino y
la posición actual en el registro local. La CPU inicializa un
contador de autoretransmisión (por ejemplo, fijado en tres
intentos). La CPU determina si el campo QOS 320 indica que la
calidad de servicio puede ser de bajo ancho de banda 20 o de alta
latencia. Si la QOS indica que dicha QOS debe ser de mejor calidad
que de bajo ancho de banda o de alta latencia, el paquete de datos
se transmite con técnicas CDMA, si el MAN receptor es capaz de ello.
De otro modo, la CPU lee la información de la configuración para
determinar 701 si el MAN tiene una antena unidireccional (que sigue
como se describe más adelante con respecto al bloque 701
condicional). Adicionalmente, si el MAN receptor no es capaz de
llevar a cabo técnicas de transmisión CDMA, la siguiente operación
consiste en verificar una antena unidireccional también en el bloque
701 condicional (siguiendo el procesamiento tal y como se explica
más adelante).
La CPU consulta el MAN receptor en una tabla de
consulta para determinar si está en un área de alta densidad de MAN
(esta operación es opcional, pero puede proporcionar un mejor
comportamiento). Cuantos más MAN en un área, mayor es la
probabilidad de interferencia, de manera que las antenas de
transmisión unidireccional ayudan a reducir las señales dispersas.
La CPU lee los datos de configuración de los MAN en la RAM para
determinar qué tipos de antena están disponibles. Si no hay
disponible una antena de transmisión unidireccional, la CPU calcula
los requisitos de potencia de transmisión de señales, tal y como se
representa en el bloque 702. Se describe más adelante el
procesamiento posterior con respecto al bloque 702.
Si hay disponible una antena de transmisión
unidireccional, se puede realizar un procedimiento de transmisión de
antena unidireccional tal y como sigue. La CPU determina la
distancia hasta el MAN destino usando la posición actual del MAN,
leído de un registro en el PLI, y el MNID del MAN destino o
posición. Si el intervalo es mayor que la distancia (por ejemplo,
cincuenta millas) se puede esperar que una señal se desplace con
buenas características de señal (por ejemplo, potencia o relación
S/N suficiente); en tal caso, la distancia se fija en cincuenta
millas para los io cálculos de transmisión de señales; de otro modo,
la distancia se deja en su verdadero valor. De este modo, se pueden
establecer y ejecutar radioenlaces/enlaces intermedios. Se calcula
la potencia necesaria para transmitir la señal a un radio de la
distancia previamente determinada con buena calidad de señal (por
ejemplo, potencia o S/N suficiente, por ejemplo, S/N entre -5 y 10
dB). La CPU calcula la dirección al MAN destino y mueve la antena
para que apunte en esta dirección. La CPU mueve el paquete de datos
que estaba almacenado en la RAM hasta un registro en el transmisor,
que transmite el paquete. La CPU inicializa y comienza una cuenta
atrás de autorretransmisión. La CPU espera un paquete ACK de enlaces
correspondiente al paquete de datos transmitido (es decir, el ID de
paquetes en el paquete de datos concuerda con el ID de paquetes en
el paquete ACK de enlaces) para llegar a un registro transmisor, tal
y como se ha descrito previamente.
Si se recibe un paquete ACK de enlaces
correspondiente al paquete de datos, el algoritmo de recepción
vuelve a empezar de nuevo, con la CPU esperando paquetes entrantes
desde un registro en el receptor. De otro modo, la CPU sigue
esperando un ACK de enlaces correspondiente hasta que el
temporizador de autorretransmisión de enlaces expira.
Posteriormente, la CPU trata de transmitir el paquete con la antena
omnidireccional, si hay alguna disponible. De esta manera, el MAN
puede comunicarse con cualquier MAN adyacente dentro del alcance de
las señales. Si no hay ninguna antena omnidireccional disponible, la
antena direccional se hace girar hasta el siguiente ángulo, si no ha
girado aún 360 completos, siguiendo por ello en comunicación con los
MAN adyacentes dentro del intervalo de señales. El paquete de datos
se transmite secuencialmente de nuevo, tal y como se ha descrito
previamente. Una vez la antena se ha hecho girar 3600, la distancia
de transmisión se reduce en diez millas para los cálculos de
transmisión de señales. El cálculo de la potencia y la transmisión
de señales se repite tal y como se ha descrito previamente. La
distancia se reduce iterativamente diez millas, repitiendo el
procedimiento del cálculo de la potencia y de la transmisión de
señales, hasta que se recibe un ACK de enlaces sensibles o la
distancia ya no es mayor que cero.
Si la CPU determina que una antena de
transmisión unidireccional está disponible en el bloque 701
condicional, entonces, se puede usar el procedimiento de transmisión
de señales de antenas unidireccionales descrito previamente. De otro
modo, la CPU calcula la potencia necesaria para transmitir una buena
señal (por ejemplo, una señal con una relación S/N entre -5 y 10 dB)
a lo largo de la distancia especificada. Se transmite el paquete 300
de datos y se inicializa y se pone en marcha un temporizador de
cuenta atrás de autorretransmisión, tal y como se ha descrito
previamente. El algoritmo de recepción vuelve a empezar, es decir,
la CPU espera nuevos paquetes entrantes a través del receptor, tal y
como se ha descrito anteriormente, si se recibe un paquete ACK de
enlaces sensible. De otro modo, la CPU espera un paquete ACK de
enlaces sensible al paquete de datos transmitido (es decir, el ACK
de enlaces con un ID 408 de paquetes de enlaces igual al ID 316 de
paquetes de enlaces) hasta que el temporizador de autorretransmisión
expira. Cuando el temporizador de autorretransmisión expira, la
distancia se reduce diez millas y, entonces, el procedimiento de
transmisión de señales se repite tal y como se ha descrito
previamente. El procedimiento para reducir la distancia de
transmisión, calculando la potencia necesaria y transmitiendo el
paquete, se repite hasta que se reciba un paquete ACK de enlaces
sensible al paquete de datos transmitido o ya no sea positiva la
distancia ajustada.
Si el tipo de paquete del paquete recibido no es
uno de entre los tipos reconocidos, entonces, se registra para un
posible análisis adicional. Posteriormente, la CPU sigue esperando
señales desde el receptor, tal y como se ha descrito
anteriormente.
La figura 8 muestra un diagrama de flujo, que
expone el flujo de datos con respecto al paquete 600 de información
que está transmitiendo un MAN mientras se mueve para informar a los
MAN vecinos de su nueva posición. La CPU ensambla un paquete de
información en la RAM, al evaluar los datos y al ensamblar
posteriormente todos los datos del campo de paquetes en la misma,
generando con ello un paquete completo de información (figura 6) en
la RAM, que se puede mover hasta un registro en el transmisor, para
una transmisión posterior. La CPU determina si el MAN se ha movido
desde la transmisión del último paquete de información. Si el MAN se
ha movido, la CPU determina si un temporizador de indicación del
movimiento ha expirado, lo que indica que es el momento para
transmitir la posición actual. La CPU sigue verificando el
temporizador hasta que haya expirado. La CPU normalmente ejecuta
otros módulos entre verificaciones del temporizador. La CPU escribe
un patrón de bits de 01111110 en el área del campo de marcador
inicial 301 de ocho bits en la RAM. La CPU escribe un patrón de bits
de 0000 en el área del campo 602 de tipo de paquete en la RAM. La
CPU lee la RAM correspondiente al valor del MNID fuente de 96 bits
fijado en la inicialización. La CPU escribe el valor del MNID fuente
recuperado en la posición de la RAM correspondiente al campo MNID
fuente 603. La CPU escribe un patrón de bits de 01111110 en el campo
de marcador final 323. La CPU lee la posición actual a partir de un
registro en el PLI y lo escribe en la RAM correspondiente al campo
de la posición actual 607. Por último, la CPU calcula la CRC para el
paquete de información, usando ceros para el valor de la CRC en el
cálculo, y la escribe en la RAM correspondiente al campo CRC 322 de
paquetes.
La figura 9 muestra un diagrama de flujo, que
expone el flujo de datos con respecto al paquete ACK 400 de enlaces.
El ACK de enlaces se transmite en respuesta a un paquete 300 de
datos recibido. La CPU crea un paquete ACK de enlaces en la RAM
determinando el contenido del campo y ensamblando posteriormente
todo el contenido del campo de paquetes en la RAM, generando por
ello un paquete ACK de enlaces completo (figura 4) en la RAM, que se
puede mover hasta un registro en el transmisor, para una transmisión
posterior. La CPU escribe un patrón de bits de 01111110 en el área
del campo de marcador inicial 301 de ocho bits en la RAM. La CPU
escribe un patrón de bits de 1110 en el área del campo 402 de tipo
de paquete en la RAM. La CPU lee el valor del MNID fuente de 96 bits
en el campo MNID fuente 303 a partir de la RAM en la que se almacenó
el paquete 300 de datos recibido previamente. La CPU escribe el
valor del MNID fuente recuperado en la posición de la RAM
correspondiente al campo MNID fuente 403. La CPU lee el ID de
paquetes de enlaces de dieciséis bits a partir de la RAM
correspondiente al campo ID 315 de paquetes de enlaces almacenado
del paquete 300 de datos recibido y almacenado previamente. La CPU
escribe el ID de paquetes de enlaces en la RAM correspondiente al
campo ID 408 de paquetes de enlaces. La CPU escribe un patrón de
bits de 01111110 en el campo de marcador final 323. Por último, la
CPU calcula la CRC para el paquete ACK de enlaces, usando ceros para
el valor de la CRC en el cálculo, y la escribe en la RAM
correspondiente al campo CRC 322 de paquetes.
La figura 10 es un diagrama de flujo, que
describe el flujo de datos con respecto al paquete ACK 500 de red.
La CPU determina el contenido del campo de paquetes ACK de red y lo
ensambla en la RAM. El ACK de red se transmite en respuesta a un
paquete 300 de datos recibido. La CPU escribe un patrón de bits de
01111110 en la RAM correspondiente al campo de marcador inicial 301
de ocho bits. La CPU escribe un patrón de bits de 1101 en la RAM
correspondiente al campo 502 de tipo de paquete. La CPU lee el valor
del MNID fuente de red de 96 bits en la RAM, correspondiente al
campo MNID fuente 311 de red a partir del paquete 300 de datos
recibido y almacenado previamente. La CPU escribe el valor del MNID
fuente de red recuperado en la RAM correspondiente al campo MNID
fuente 503. La CPU lee el ID de paquetes de red de dieciséis bits en
la RAM, correspondiente al campo ID 317 de paquetes de red del
paquete 300 de datos recuperado y lo escribe en la RAM
correspondiente al campo ID 508 de paquetes de enlaces. La CPU
escribe un patrón de bits de 01111110 en la RAM correspondiente al
campo de marcador final 323. Por último, la CPU calcula la CRC del
paquete ACK de enlaces, tal y como se ha descrito previamente, y la
escribe en la RAM correspondiente al campo CRC 322 de 15
paquetes.
La figura 11 es un diagrama de flujo, que
describe el flujo de datos con respecto al paquete 300 de datos. La
CPU determina los contenidos del campo de paquetes de datos y los
ensambla en la RAM, para generar un paquete de datos completo que se
puede escribir en un registro en el transmisor para una transmisión.
El paquete de datos se transmite en respuesta a un paquete 300 de
datos recibido desde otro MAN o desde el punto de entrada a la red
de paquetes. La CPU escribe un patrón de bits de 01111110 en la RAM
correspondiente al campo de marcador inicial 301 de ocho bits. La
CPU escribe un patrón de bits de 1111 en la RAM correspondiente al
campo 302 de tipo de paquete. La CPU lee la posición de la RAM
correspondiente al MNID de 96 bits almacenado en la RAM en la
inicialización y lo escribe en la RAM correspondiente al campo MNID
fuente 303. La CPU determina en qué puerto se recibió el paquete
(por ejemplo, la interfaz RS-232, la interfaz 270 de
la red Ethernet, el receptor 213 de señales u otras interfaces, si
las hay disponibles) para determinar si el paquete procede de dentro
de la red o del exterior de la misma, determinando con ello si el
MAN está en el borde de la red o no. El MNID destino de 96 bits se
determina de modo distinto si el módulo de software que proporciona
la interfaz de comunicación en el puerto RS-232 no
es compatible con el protocolo TCP/IP. En este caso, la CPU debe
recuperar de la aplicación de usuario el MNID destino. En la
presente invención, este no es el caso, ya que la CPU lee el MNID
destino de la RAM correspondiente al campo MNID destino 307 del
paquete de datos correspondiente almacenado previamente. La CPU
consulta el MNID (o el ID MAN está en uso) en su tabla de consulta
de la RAM, para determinar si el MNID (o el ID MAN) está en la tabla
de consulta. Si el MNID (o el ID MAN) está en la tabla de consulta,
la CPU escribe el valor del MNID correspondiente desde la tabla de
consulta en la RAM correspondiente al campo MNID destino 307. De
otro modo, la CPU escribe el MNID destino recuperado en la RAM
correspondiente al campo MNID destino 307. Los MNID fuente 311 de
red se determinan de modo distinto, dependiendo de si el MAN está en
el borde de red o no. Si el MAN está en el borde, la CPU lee la RAM
correspondiente al MNID introducido en la inicialización y lo
escribe en la RAM correspondiente al campo MNID fuente 311 de red.
Si el MAN está dentro de la red móvil, la CPU lee la RAM
correspondiente al campo MNID fuente de red almacenado del paquete
de datos recibido previamente y lo escribe en la RAM correspondiente
al campo MNID fuente 311 de red. La CPU calcula un ID de paquetes de
enlaces exclusivo y lo escribe en la RAM correspondiente al campo ID
316 de paquetes de enlaces.
La CPU calcula un ID de paquetes de red
exclusivo si el MAN está en un punto de entrada a la red paquetes.
De otro modo, la CPU lo lee a partir de la RAM correspondiente al
campo ID 317 de paquetes de red del paquete de datos almacenado
previamente. El ID de paquetes de red está escrito en la RAM
correspondiente al campo ID 317 de paquetes de red. La CPU lee su
reloj interno y escribe la hora en la RAM correspondiente al campo
de la marca horaria 319. Puede ser necesario obtener la calidad de
servicio y los datos a partir de la aplicación de usuario,
dependiendo del software que proporciona comunicación con el puerto
RS-232, tal y como se ha hecho referencia
anteriormente. La interfaz del puerto RS-232 de la
presente invención es compatible con el protocolo TCP/IP, de manera
que la CPU lee la RAM correspondiente a la QOS y los campos 320 y
321 de datos, respectivamente, a partir del paquete de datos
almacenado previamente y los escribe en la RAM correspondiente a la
QOS y los campos 320 y 321 de datos, respectivamente. La CPU escribe
un patrón de bits de 01111110 en la RAM correspondiente al campo de
marcador final 323. Por último, la CPU calcula la CRC de paquetes de
datos, usando ceros para el campo CRC, y la escribe en la RAM
correspondiente al campo CRC 322 de paquetes.
La figura 12 identifica los campos pertinentes
dentro del paquete 1200 de información. La segunda realización
difiere de la primera en que incluye métodos y sistemas para recoger
y/o distribuir una base de datos de información de posición de los
nodos, de manera que un nodo originario, antes de la transmisión de
un mensaje, puede determinar posibles caminos nodales o de paquetes
hasta un destino. La base de datos puede ser regional o global, y
puede residir localmente dentro de los MAN, en nodos regionales
fijos o en cualquier otra posición accesible por un nodo fuente para
calcular una trayectoria destino de nodo a nodo.
El paquete de información, que contiene
información de posición, se difunde con una periodicidad
predeterminada para pasar información utilizada para encaminar
paquetes por la red. Cada paquete tiene un campo de marcador inicial
1201 de ocho bits con un valor de 01111110. Un campo 1202 del tipo
de paquete de cuatro bits identifica el tipo de paquete. Los cuatro
bits que indican un paquete de información son 0000. Un campo de
identificador de nodos migratorios de acceso (MNID) 1203 de doce
octetos tiene tres subcampos de cuatro octetos, un campo de
coordenadas X 1204, un campo de coordenadas Y 1205 y un campo de
coordenadas Z 1206, tal y como se describe en la primera
realización. El MNID fuente es un MAN que está tratando de pasar
información de encaminamiento sobre sí mismo, de manera que otros
nodos migratorios serán capaces de encaminar paquetes a través de
él. Los MNID están integrados por las coordenadas X, Y y Z.
Un campo 1208 de tipos de vector de trayectoria
de cuatro bits indica qué tipo de vector de trayectoria se ha de
usar. Los tipos de vector de trayectoria son de forma de calzada,
ruta de navegación, trayectoria de vuelo, vía ferroviaria, y de
forma libre (se pueden incluir también otros) cuyos patrones de bits
son 1111, 1110, 1101, 1100 y 0000, respectivamente. Un campo de
vectores de trayectoria 1209 de longitud variable indica el vector
de trayectoria del nodo migratorio de acceso. Este campo se puede
extender, dependiendo del tipo de vector y la precisión requeridos.
Un campo 1210 de tipo de nodo migratorio de acceso de cuatro bits
identifica el tipo de nodo migratorio de acceso. Los tipos
disponibles de nodo migratorio de acceso son el MAN móvil y el MAN
de encaminamiento. El nodo migratorio de acceso MAN es un nodo de
acceso que migra y trata de pasar paquetes a lo largo de su
trayectoria especificada y genera caminos para paquetes que se
originan en él mismo. Un MAN de encaminamiento o retransmisor es un
nodo migratorio de acceso que se mueve alrededor o itinera de manera
que da la vuelta a un área geográfica predefinida, recogiendo
paquetes de información para conseguir información suficiente a fin
de ser capaz de generar caminos para que los paquetes circulen de
extremo a extremo por la red. Los MAN de encaminamiento transmiten
esta información a medida que se desplazan, al igual que los MAN
móviles. El MAN de encaminamiento es necesario para recoger
información de encaminamiento a partir de los nodos migratorios
acceso dentro de su área geográfica que no estén suficientemente
próximos a otros nodos migratorios de acceso (por ejemplo, fuera del
intervalo de radIotransmisión/radiorrecepción), para pasar su
información de encaminamiento a través de las técnicas estándar de
radiocomunicación. Es decir, este MAN de encaminamiento sale y
consigue la información de encaminamiento en vez de esperar a que
dicha información venga a él. El MAN de encaminamiento no se
necesita en áreas que están completamente pobladas con MAN. Se debe
hacer notar que los MAN de encaminamiento son capaces de recibir
paquetes y almacenarlos, a medida que se desplazan hasta una nueva
posición, transmitiendo posteriormente los paquetes almacenados, y
permitiendo con ello que los paquetes se desplacen a través del MAN
de encaminamiento en vez de por ondas de radio. Esta técnica es
valiosa en áreas no completamente pobladas con nodos
migratorios.
En vez de utilizar información de los MAN
itinerantes, el sistema puede emplear unas bases de datos regionales
(106) fijas o estacionarias que capturan y siguen la pista de los
MAN dentro de su distrito o región. En este caso, la base de datos
regional mantiene las tablas de consulta. A fin de proporcionar la
captura de información de posición por las bases de datos
regionales, los MAN de una región dada transmiten con una frecuencia
periódica o aleatoria, digamos de unos pocos segundos a tres
minutos, su propia información de geoposicionamiento e
identificación a una base de datos regional dentro de su región.
Estas bases de datos regionales pueden estar unidas entre sí a
través de las líneas fijas convencionales para permitir un
intercambio de información de las bases de datos, de manera que
cada una almacena la posición "global" y la información del ID
sobre todos los MAN de cada región en un área de múltiples regiones.
Antes de iniciar una transmisión, un MAN verifica su base de datos
regional asignada para el paradero de un destinatario previsto y,
basándose en la información obtenida, calcula por métodos
convencionales un camino de nodo a nodo hasta el destinatario.
Alternativamente, cada MAN puede descargar periódicamente
información desde su base de datos regional asignada a fin de tener
esa información a mano antes de calcular un camino de nodo a nodo
hasta un destino.
Se pueden emplear diversas variaciones de los
esquemas para proporcionar la información de posición global. Éstas
incluyen el uso de tablas de consulta que contienen el ID y la
información asociada de posición obtenida de una combinación de los
MAN itinerantes y las bases de datos regionales fijas. También, cada
MAN 3s puede capturar y almacenar localmente el ID y la posición
asociada, que se difunden a ciegas por MAN que operan de modo
autónomo en la red. Unas rutinas en un MAN pueden ser invocadas por
otro MAN para buscar y encontrar a través de difusiones adicionales
un nodo particular, basándose en la última posición conocida. En
cualquier caso, un campo 1211 de alcance previsto de la señal de
ocho bits identifica el alcance de la señal esperado con una calidad
de la señal predeterminada. Un campo 1212 de marca horaria de
dieciséis bits es una marca horaria que indica cuándo se calcularon
y anotaron los campos en el paquete de información. Un campo 1213 de
frecuencias de transmisión disponibles de ocho bits indica a qué
frecuencias de transmisión es capaz de transmitir el nodo migratorio
de acceso. Un campo 1214 de frecuencias de recepción disponibles de
ocho bits indica a qué frecuencias de la señal el nodo migratorio de
acceso supervisa la recepción de señales. Un campo 1215 de
verificación de la redundancia cíclica (CRC) de paquetes de
dieciséis bits se usa para detectar y corregir los errores de
transmisión y recepción. Un campo 1216 de marcador final de un
octeto, cuyo valor es 01111110, indica el final del paquete de
información. Tiene el mismo valor que el marcador inicial, de manera
que el marcador final puede servir como marcador inicial del
siguiente paquete.
El vector de trayectoria, en combinación con las
coordenadas actuales X, Y y Z, el intervalo de señales previsto y la
marca horaria se usan para determinar cuándo estarán los nodos
migratorios de acceso al alcance uno del otro para determinar un
camino de paquetes de extremo a extremo desde una fuente de red
hasta un destino de red. Los MAN miran los paquetes de información,
y más específicamente, el campo del tipo de nodo migratorio de
acceso. Si el campo del tipo MAN indica que el paquete de
información vino desde un MAN de encaminamiento, entonces, se
captura y se guarda la información, y se retransmite el paquete. De
esta manera, todos los MAN averiguarán qué nodos migratorios de
acceso son los MAN de encaminamiento, así como dónde están y cuándo
entrarán en contacto con ellos.
Se pueden usar los ID MAN opcionales en la red.
Más específicamente, un campo 1207 ID MAN fuente opcional indica el
uso de los ID MAN opcionales en el paquete de información.
Generalmente, el ID MAN usado dentro de la red es una dirección IP
para facilitar el direccionamiento y encaminamiento de la resolución
del tráfico en Internet (incluyendo el direccionamiento inverso y
todas las funciones relacionadas de direcciones normales, que son
fácilmente evidentes para cualquier experto medio en la materia).
Hay numerosos esquemas del ID MAN que serían evidentes para un
experto medio en la materia; por ejemplo, el ID MAN puede ser 3s
también un número de teléfono. El ID MAN es una identificación
exclusiva asignada a cada MAN, que puede ayudar a identificar un MAN
en un área congestionada, o si se ha movido.
Adicionalmente, los MNID se pueden reemplazar
con los ID MAN como la característica de identificación dentro del
MAN. En este caso, se usa una base de datos para poner una posición
de los MAN en correlación con el ID MAN (por ejemplo, la dirección
IP).
La figura 13 muestra un paquete 1200 de datos
que identifica los campos pertinentes dentro de un paquete de datos.
Un campo 1201 de marcador inicial de ocho bits indica el principio
de un nuevo paquete en el flujo de datos, tal y como se ha descrito
previamente. Un campo 1302 de tipo de paquete de cuatro bits con un
valor de 1111 indica que este paquete es un paquete de datos. Un
campo 1303 de tamaño de paquete de dieciséis bits indica el tamaño
del paquete de datos. Un campo 1305 de camino de paquetes indica el
camino de extremo a extremo que el paquete toma desde la fuente
hasta el destino. Un campo 1304 de tamaño del camino de paquetes de
ocho bits indica el tamaño del campo del camino de paquetes. Este
campo sólo se requiere cuando el tamaño del campo 1319 de datos no
es fijo. El campo de datos son los datos reales que se están
enviando al MAN destino.
El campo del camino 1305 de paquetes es una
concatenación de los MNID que el paquete atravesará en el camino de
paquetes de extremo a extremo. Antes de la transmisión, la
información del camino de paquetes se obtiene a partir de una base
de datos de información capturada de la red (es decir, la
información del MAN a través de paquetes de información capturados)
por un MAN de encaminamiento de itinerancia. La secuencia específica
de los MNID concatenados se calcula gracias a un procesador 250
según un camino preferido o mejor para las coordenadas X, Y, Z de
los MAN respectivos entre la fuente y el destino. Un MNID fuente
1306 indica la fuente de la transmisión de extremo a extremo. Un
primer campo MNID 1310 es el MNID posterior que el paquete
atravesará, es decir, el MNID fuente envía el paquete de datos al
primer MNID. El primer MNID envía el paquete al siguiente MNID, que
envía el paquete al siguiente MNID, y así sucesivamente, hasta que
un MNID envía el paquete al MNID destino. El MNID destino viene
indicado por un campo MNID destino 1314. Cada MNID tiene una
coordenada X de cuatro octetos, una coordenada Y de cuatro octetos y
una coordenada Z de cuatro octetos. Por ejemplo, el campo 1306 MNID
fuente incluye un campo de coordenadas X 1307, un campo de
coordenadas Y 1308 y un campo de coordenadas Z 1309. El primer campo
MNID 1310 incluye un campo de coordenadas X 1311, un campo de
coordenadas Y 1312 y un campo de coordenadas Z 1313. El campo 1314
MNID destino incluye un campo de coordenadas X 1315, un campo de
coordenadas Y 1316 y un campo de coordenadas Z 1317. Los otros MNID
en esta figura no se describen explícitamente, ya que todos los MNID
son los mismos. El camino 1305 de paquetes es una trayectoria de
envío de múltiples radioenlaces a otros nodos migratorios. La
trayectoria de envío es una lista ordenada de radioenlaces de nodo
migratorio desde la fuente hasta el destino. El camino de paquetes
será modificado en cada nodo migratorio, porque cada uno de ellos
elimina su propio MNID cuando transmite el paquete de datos. Los ACK
se usan en cada radioenlace para suprimir el identificador de nodos
migratorios, justamente antes del identificador del nodo migratorio
actual, de manera que el paquete de datos se puede retransmitir si
es necesario. Sin embargo, no se suprimen los identificadores fuente
y destino, de manera que un ACK de extremo a extremo se puede volver
a enviar a la fuente. Ya que la red es móvil, el camino del ACK de
retorno se debe calcular y no atraviesa el camino de paquetes de
datos en orden inverso. Un campo ID 1320 de paquetes de cuatro
octetos contiene un identificador de paquetes exclusivo, de manera
que cada paquete de datos se puede identificar con absoluta certeza.
Un campo 1321 de duración del paquete de dieciséis bits contiene la
hora de expiración del paquete (o se puede usar una marca horaria y
la red determina la hora de expiración a través del tiempo
transcurrido). Un campo 1215 CRC de paquetes indica una verificación
de redundancia cíclica. Un campo 1216 de marcador final pone fin al
paquete de datos, tal y como se ha descrito previamente. Los campos
no se muestran necesariamente en el orden en el que se transmiten.
El campo del camino de paquetes se transmite después del campo del
tipo de paquete. Adicionalmente, el campo destino dentro de un campo
del camino de paquetes se transmite primero, de manera que un MAN
que recibe un paquete puede determinar si el mismo está destinado a
él, antes de comprometer recursos para procesar además el paquete
entrante.
Adicionalmente, se pueden usar ID MAN fuente,
primero y destino 1318 opcionales, tal y como se ha descrito
anteriormente.
Un paquete ACK 1400 de red mostrado en la figura
14 identifica los campos principales del paquete. El paquete ACK de
red reconoce la finalización de la transmisión de extremo a extremo
por la red. Un marcador inicial 1201 de ocho bits indica el
principio de un paquete, como se ha descrito previamente. Un campo
1402 de tipo de paquete de cuatro bits, cuyo patrón de bits es 1101,
identifica el paquete como un paquete ACK de red. Un ID 1403 de
paquetes de cuatro bits identifica el paquete que se está
reconociendo. Un campo 1404 del camino de paquetes de tamaño
variable indica el camino que el paquete de reconocimiento de red
tomará para alcanzar el MAN destino. El campo del camino de paquetes
contiene un campo MNID fuente 1405, un primer campo MNID 1409, otros
campos MNID distintos que indican otros enlaces hasta el destino
(estos campos MNID no se muestran para simplificar el dibujo) y un
campo MNID destino 1413 que indica la fuente del paquete que se está
reconociendo. Los campos MNID 1405, 1409 y 1413, incluyen campos de
coordenadas X 1406, 1410 y 1414; campos de coordenadas Y 1407, 1411
y 1415; y campos de coordenadas Z 1408, 1412 y 1416,
respectivamente, tal y como se ha descrito previamente. Un campo CRC
1215 de paquetes indica una verificación de redundancia cíclica. Un
campo 1216 de marcador final pone fin al paquete ACK de red, tal y
como se ha descrito previamente, para los otros paquetes. Es decir,
un MAN puede dejar caer un paquete tan pronto como conoce que no
está destinado a él. Por lo tanto, los recursos del MAN se pueden
utilizar para otros fines, en vez de ser desechados en el
procesamiento de un paquete que se dejará caer.
Adicionalmente, se pueden usar unos ID MAN
fuente, primero y destino 1417 opcionales, tal y como se ha descrito
anteriormente.
La figura 15 muestra los campos pertinentes
dentro del paquete ACK 1500 de enlaces. Un paquete ACK de enlaces es
un reconocimiento que indica que se produjo una buena transmisión
entre nodos. El reconocimiento se envía al MAN, que envía el
paquete. El paquete ACK de enlaces comienza y finaliza con los
campos de marcador inicial y final 1201 y 1216 de ocho bits
01111110, respectivamente, tal y como se ha descrito previamente
para otros paquetes. Un campo 1502 de tipo de paquete de cuatro bits
identifica el tipo de paquete para que sea un paquete ACK de
enlaces. El patrón de bits que identifica un paquete ACK de enlaces
es 1110. Un campo ID 1503 de paquetes de cuatro octetos identifica
el paquete que se está reconociendo. Los campos MNID fuente y
destino 1504 y 1508, respectivamente, identifican los dos nodos
migratorios del enlace de comunicación. El campo 1504 MNID fuente
incluye un campo de coordenadas X 1505, un campo de coordenadas Y
1506 y un campo de coordenadas Z 1507. El campo 1508 MNID destino
incluye un campo de coordenadas X 1509, un campo de coordenadas Y
1510 y un campo de coordenadas Z 1511. El MNID fuente es el ID del
MAN que transmite el paquete ACK de enlaces y el MNID destino es el
MAN que transmitió el paquete que se está reconociendo.
Adicionalmente, se pueden usar unos ID MAN
fuente, primero y destino 1512 opcionales, tal y como se ha descrito
anteriormente.
La figura 16 identifica los campos principales
de un paquete de reconocimiento negativo (NAK) 1600 de red. El
paquete NAK 1600 de red incluye los campos de marcador inicial y
final 1201 y 1216, respectivamente, y el campo CRC 1215 de paquetes,
tal y como se ha descrito previamente. Un campo 1603 de tipo de
paquete de cuatro bits, que tiene un patrón de bits de 1100,
identifica este paquete para que sea el paquete NAK de red. Un campo
ID 1603 de paquetes de cuatro octetos identifica el paquete fuente
que está siendo negativamente reconocido. Un campo s 1604 del camino
de paquetes de tamaño variable describe el camino que tomará el
paquete NAK de red para alcanzar su destino (el originador del
paquete que causó el NAK de red). El camino de paquetes identifica
cada radioenlace MAN a través de un campo MNID fuente 1605, un
primer campo MNID 1609, campos que contienen todos los MNID
intermedios y un campo MNID destino 1613. Los campos MNID contienen
campos de coordenadas X, Y y Z, tal y como se ha descrito
previamente (por ejemplo, el MNID fuente 1605 contiene los campos de
coordenadas X, Y y Z 1606, 1607 y 1608, respectivamente).
Las figuras 17A-17C son un
diagrama de flujo que muestra cómo la presente invención procesa
paquetes entrantes que han sido bloqueados en almacenamiento
temporal (por ejemplo, en una RAM) correspondiente a señales
recibidas por el receptor 213 de señales. La CPU 250 determina la
potencia o calidad de los paquetes recibidos, a medida que el
receptor bloquea los paquetes entrantes en su registro interno. La
CPU mueve un paquete recibido desde el registro hasta una posición
en la RAM para su almacenamiento temporal cuando la potencia o
calidad del paquete es suficiente. La CPU trata de identificar los
marcadores inicial y final (1201 y 1216, respectivamente), es decir,
la CPU compara los marcadores con el valor 01111110. Si los
marcadores inicial y final se identifican, entonces, se habrá
localizado el principio y el final de un paquete. La CPU calcula una
CRC para el paquete recibido y, entonces, la compara con la CRC del
campo CRC 1215 de paquetes del paquete recibido. Si las dos son
iguales, entonces, es altamente probable que el paquete recibido sea
un paquete reconocible. La CPU identifica el tipo de paquete que se
ha recibido, comparando el patrón de bits del campo del tipo de
paquete con los patrones de bits que indican un paquete de datos
(1111), un paquete ACK de enlaces (1110), un paquete ACK de red
(1101) o un paquete de información (0000).
Si el tipo de paquete es un paquete ACK 1502 de
enlaces, entonces, la CPU compara el campo 1504 MNID fuente
almacenado en la RAM con el MNID escrito en la RAM durante la
inicialización. Si son los mismos, la CPU suprime el paquete
almacenado en la RAM correspondiente al ID de paquetes en el campo
ID 1503 de paquetes. Este paquete ACK de enlaces reconoce la buena
recepción de un paquete de datos a través de un enlace hasta el MAN
fuente del paquete de datos.
Si los MNID no son los mismos, la CPU verifica
un marcador pendiente del ACK de enlaces (es decir, la CPU compara
la posición de la RAM correspondiente al marcador con uno para
conseguir una indicación VERDADERA o FALSA) a fin de determinar si
el MAN está esperando un ACK de enlaces sensible a un paquete de
datos que se envió previamente. Si el marcador pendiente del ACK de
enlaces es FALSO, la CPU sigue esperando paquetes entrantes con
suficiente calidad o potencia desde el receptor. De otro modo, la
CPU realiza otra verificación (es decir, la CPU compara el valor del
temporizador de cuenta atrás en la RAM con cero) para determinar si
un temporizador de cuenta atrás del ACK de enlaces ha expirado. Si
el temporizador de cuenta atrás ha expirado, la CPU sigue esperando
paquetes entrantes con suficiente calidad o potencia de las señales
desde el receptor. Por otro lado, la CPU reduce y verifica
(verificación similar, tal y como se ha descrito previamente) un
contador de volver a intentar automáticamente la transmisión para
determinar si el valor resultante es positivo. El paquete de datos
que espera el reconocimiento de buena recepción se retransmite si el
contador de volver a intentar automáticamente la transmisión es
positivo. De otro modo, la CPU genera un reconocimiento negativo
(NAK) de red a transmitir, como se explica más adelante (véase la
figura 22). Una vez transmitido el NAK, el MAN sigue esperando
paquetes entrantes con suficiente calidad o potencia de las
señales.
Si el campo 1403 del tipo de paquete indica un
paquete ACK de red con un patrón de bits 1000, entonces, la CPU lo
verifica para determinar si el MNID indicado en el campo MNID
destino 1413 es el mismo que el MNID fijado durante la
inicialización. Si son los mismos, la CPU suprime el paquete 1300 de
datos almacenado en la RAM correspondiente al ID de paquetes del
campo ID 1403 de paquetes. De otro modo, la CPU compara el MNID
fijado durante la inicialización con la RAM correspondiente al
primer MNID en el camino de paquetes, que está localizado en el
primer campo MNID 1409. Si los dos MNID son diferentes, el paquete
ACK de red estaba destinado a un MAN diferente, de manera que la CPU
sigue esperando otro paquete entrante. Por otro lado, si los MNID
son iguales, el paquete ACK de red está destinado a este MAN, de
manera que el paquete se modifica y se comunica. La CPU elimina de
la RAM el primer campo MNID 1409, haciendo con ello que el campo
MNID que sigue al primer campo MNID sea el nuevo primer campo MNID.
Esto permite que los paquetes disminuyan en tamaño a medida que
atraviesan 3s la red, utilizando por ello menos recursos de red. La
CPU mueve el paquete ACK de red modificado hasta un registro en el
transmisor para su transmisión, tal y como se describe más adelante
con referencia a la figura 20. El paquete ACK de red reconoce la
buena recepción de extremo a extremo de un paquete de datos hasta la
fuente de red original del paquete de datos.
Si el campo 1302 del tipo de paquete contiene un
patrón de bits de 1111 que 5 indica un paquete de datos, la CPU lo
verifica (de modo similar a lo descrito previamente) para determinar
si la marca horaria en el campo de la marca horaria 1321 indica que
el paquete es antiguo (por ejemplo, más antiguo que 1 hora). Si el
paquete de datos es antiguo, se deja caer el mismo y la CPU sigue
esperando nuevos paquetes entrantes. Si el paquete de datos no es
antiguo, la CPU lo escribe en la RAM. La CPU genera un paquete ACK
1500 de enlaces, tal y como se describe más adelante (véase la
figura 21) y lo coloca en un registro en el transmisor para su
transmisión. La CPU compara el MNID almacenado en la RAM durante la
inicialización con el MNID destino en la RAM correspondiente al
campo MNID destino 1314. Si son los mismos, entonces, el paquete de
datos ha alcanzado su destino final, de manera que la CPU genera un
paquete ACK 1400 de red (véase la figura 20), tal y como se describe
más adelante, y escribe el paquete en un registro en el transmisor.
La CPU sigue esperando nuevos paquetes entrantes después de
transmitir el paquete ACK de red.
Si el paquete de datos recibido no ha alcanzado
su destino, debe ser modificado y retransmitido (véase la figura
16). Una vez transmitido el paquete de datos, la CPU inicializa y
comienza un temporizador de cuenta atrás del ACK de enlaces.
Adicionalmente, se inicializa un contador de volverlo a intentar
automáticamente. Después de que un marcador pendiente del ACK de
enlaces se fija en VERDADERO, el MAN sigue esperando paquetes
entrantes.
Se debe hacer notar que la segunda realización
usa la tabla de consulta y los ID MAN opcionales de la misma manera
que la primera realización descrita anteriormente.
La figura 18 es un diagrama de flujo que ilustra
el procesamiento de un paquete 1200 de información, en el extremo de
transmisión de la segunda realización de la presente invención. La
CPU escribe un patrón de bits de 01111110 en la RAM correspondiente
al campo 1201 de marcador inicial de ocho bits, que indica el
principio de un nuevo paquete. La CPU escribe un patrón de bits de
0000 en la RAM correspondiente al campo 1202 de tipo de paquete de
cuatro bits, que indica que este paquete es del tipo de información.
La CPU lee el MNID almacenado en la RAM durante la inicialización y
lo escribe en la RAM correspondiente al campo 1203 MNID fuente de 96
bits. El campo MNID incluye campos de coordenadas X, Y y Z 1204,
1205 y 1206, respectivamente, para identificar el MAN (tal y como se
ha descrito previamente). Cada campo de coordenadas en el campo MNID
tiene 32 bits de tamaño. La CPU lee la posición actual a partir de
un registro en el identificador de posiciones físicas (PLI) y lo
escribe en la RAM correspondiente a dos lecturas de posición,
simulando con ello tres lecturas PLI recientes, cuando se está
inicializando el MAN. Si el MAN ya ha sido inicializado, la CPU lee
la RAM correspondiente a las tres lecturas PLI previas más
recientes, usándolas para determinar si el MAN está en lo un camino
conocido (por ejemplo, una calzada, una ruta de navegación, una
trayectoria de vuelo o una vía ferroviaria). Si el MAN se está
moviendo a lo largo de una trayectoria conocida, la CPU escribe un
tipo de trayectoria, que indica un tipo de trayectoria conocida, en
la RAM correspondiente al campo 1208 de tipos de vector de
trayectoria de cuatro bits. De otro modo, la CPU escribe un tipo de
los vectores de 15 trayectoria, que indica un tipo de trayectoria de
forma libre, en la RAM correspondiente al campo de tipos de vector
de trayectoria. Los patrones de bits para los tipos de vector de
trayectoria de forma de calzada, de ruta de navegación, de
trayectoria de vuelo, de vía ferroviaria, y de forma libre (se
pueden incluir también otros) son 1111, 1110, 1101, 1100 y 0000,
respectivamente. La CPU calcula un vector de trayectoria para el MAN
y lo escribe en la RAM correspondiente al campo 1209 de vectores de
trayectoria de longitud variable, correspondiente al tipo de vector
de trayectoria ya especificado. La CPU lee la RAM correspondiente al
tipo de MAN almacenado en la inicialización y lo escribe en la RAM
correspondiente al campo 1210 del tipo de nodo migratorio. La CPU
calcula el intervalo de transmisión de 25 señales previsto para una
señal con suficiente calidad o potencia (por ejemplo, -5 < S/N
< 10 dB). La CPU escribe el intervalo de transmisión de señales
previsto en la RAM correspondiente al campo 1211 del intervalo de
señales previsto. La CPU lee la hora actual a partir de su reloj
interno y la escribe en la RAM correspondiente al campo 1212 de la
marca horaria. La CPU lee las frecuencias de transmisión y recepción
disponibles almacenadas en la RAM durante la inicialización y las
escribe en la RAM correspondiente al campo de las frecuencias de
transmisión y recepción disponibles 1213 y 1214, respectivamente. La
CPU escribe el patrón de bits por defecto 01111110 en la RAM
correspondiente al campo 1216 de marcador final de ocho bits. La CPU
calcula la CRC de paquetes usando ceros en el campo CRC y lo escribe
en la RAM correspondiente al campo CRC 1215 de paquetes de un
octeto.
La figura 19 es un diagrama de flujo que ilustra
el procesamiento de paquetes de datos en la transmisión de la
presente invención. La CPU escribe un patrón de bits de 01111110 en
la RAM correspondiente al campo 1201 de marcador inicial de ocho
bits, que indica el principio de un nuevo paquete. La CPU escribe un
patrón de bits de 1111 en la RAM correspondiente al campo 1302 de
tipo de paquete de cuatro bits, que indica que este paquete es un
paquete de datos. La CPU lee el MNID almacenado en la inicialización
y lo escribe en la RAM correspondiente al campo 1306 MNID fuente de
96 bits. El campo MNID incluye los campos de coordenadas X, Y y Z
1307, 1308 y 1309, respectivamente, para identificar el MAN, tal y
como se ha descrito previamente. La CPU determina en qué puerto se
recibió el paquete (por ejemplo, la interfaz RS-232,
la interfaz 270 de la red Ethernet, el receptor 213 de señales u
otras interfaces, si las hay disponibles) para determinar si el
paquete procede de dentro de la red o del exterior de la misma,
determinando con ello si el MAN está en el borde de la red o no. El
MNID destino de 96 bits se determina de modo distinto, si el módulo
de software que proporciona la interfaz de comunicación en el puerto
RS-232 no es compatible con el protocolo TCP/IP. En
este caso, la CPU debe recuperar de la aplicación de usuario el MNID
destino. En la presente invención, este no es el caso, de manera que
la CPU lee el MNID destino a partir de la RAM correspondiente al
campo 1314 MNID destino del paquete 1300 de datos correspondiente
almacenado previamente. La CPU calcula el resto del camino de
paquetes usando los vectores de trayectoria 1209 almacenados para
otros MAN. Los MNID para el paquete restante de red son rellenados
tal y como se ha descrito previamente con respecto a la primera
realización. Todos los MNID son de 96 bits, tal y como se ha
descrito también previamente. Posteriormente, la CPU calcula el
tamaño del campo 1305 del camino de paquetes y lo escribe en la RAM
correspondiente al campo 1304 del camino del tamaño de paquetes.
Puede ser necesario obtener los datos de la aplicación de usuario,
dependiendo del software que proporciona comunicación con el puerto
RS-232, tal y como se ha hecho referencia
anteriormente. La interfaz del puerto RS-232 de la
presente invención es compatible con el protocolo TCP/IP, de manera
que la CPU lee la RAM correspondiente al campo 1319 de datos a
partir de la RAM correspondiente al paquete de datos almacenado
previamente y lo escribe en la RAM correspondiente al campo 1319 de
datos. El mismo enfoque se usa para la QOS, si está en uso. La CPU
calcula un ID de paquetes exclusivo y lo escribe en la RAM
correspondiente al campo ID 1319 de paquetes. La CPU calcula el
tamaño del paquete y lo escribe en la RAM correspondiente al campo
1303 del tamaño de paquetes. La CPU lee su reloj interno y escribe
la hora actual en la RAM correspondiente al campo 1321 de marca
horaria. La CPU escribe el patrón de bits por defecto 01111110 en la
RAM correspondiente al campo de marcador final 1216 de ocho bits. La
CPU calcula la CRC de paquetes usando ceros en el campo CRC y la
escribe en la RAM correspondiente al campo CRC 1215 de paquetes de
un único octeto.
La figura 20 es un diagrama de flujo que ilustra
el flujo de datos en el extremo transmisor para paquetes ACK de red.
La CPU escribe los campos de marcador inicial y final 1201 y 1216 en
la RAM, tal y como se ha descrito previamente. La CPU escribe un
patrón de bits de 1101 en la RAM correspondiente al campo 1402 de
tipo de paquete, para identificar el paquete como un paquete ACK de
red. La CPU lee la RAM correspondiente al ID de paquetes a partir
del campo ID 1320 de paquetes del paquete de datos que se está
reconociendo y la escribe en la RAM correspondiente al campo ID 1403
de paquetes. La CPU calcula un camino de paquetes usando vectores de
trayectoria almacenados a partir de otros MAN. El camino de paquetes
es una lista de los MNID, que especifica la posición en la que
estará el MAN correspondiente cuando los MAN entren uno en el
intervalo de otro. El campo del camino de paquetes ilustrado
muestra primero el MNID fuente, pero se espera que todas las
aplicaciones de la presente invención transmitirán el MNID fuente en
último lugar. Esto permitirá que todos los campos destino sean
recibidos relativamente temprano en el procedimiento de recepción de
paquetes, de manera que la CPU del MAN receptor pueda decidir si
debería guardar el paquete o detener rápidamente el procesamiento
del mismo. La CPU escribe el camino de paquetes en la RAM
correspondiente al campo del camino de paquetes, tal y como se ha
descrito previamente. Finalmente, la CPU calcula una CRC usando
ceros para el campo CRC y la escribe en la RAM correspondiente al
campo CRC 1215.
La figura 21 es un diagrama de flujo, que
muestra el flujo de datos en el extremo transmisor del paquete ACK
de enlaces. La CPU escribe un patrón de bits de 01111110 en la RAM
correspondiente al campo de marcador inicial 1201 de ocho bits. La
CPU escribe un patrón de bits de 1110 en la RAM correspondiente al
campo 1502 de tipo de paquete. La CPU lee el ID de paquetes a partir
del paquete de datos que se está reconociendo en la RAM y lo escribe
en la RAM correspondiente al campo ID 1503 de paquetes. La CPU lee
el valor del MNID fuente de 96 bits en el campo 1306 MNID fuente de
la RAM y lo escribe en la RAM correspondiente al campo 1508 MNID
destino. La CPU lee la RAM correspondiente al MNID almacenado en la
inicialización y lo escribe en la RAM correspondiente al campo 1504
MNID fuente. La CPU escribe un patrón de bits de 01111110 en la RAM
correspondiente al campo de marcador final 1216. Por último, la CPU
calcula la CRC, tal y como se ha descrito previamente, y la escribe
en la RAM correspondiente al campo CRC 1215 de paquetes.
La figura 22 es un diagrama de flujo que ilustra
el flujo de datos en el extremo transmisor para paquetes NAK de red.
La CPU escribe los campos de marcador inicial y final 1201 y 1216,
tal y como se ha descrito previamente. La CPU escribe un patrón de
bits de 1101 en la RAM correspondiente al campo 1602 de tipo de
paquete para identificar el paquete como un paquete NAK de red. La
CPU lee el ID de paquetes a partir del campo ID 1320 de paquetes del
paquete de datos que está siendo negativamente reconocido desde la
RAM y lo escribe en la RAM correspondiente al campo ID 1603 de
paquetes. La CPU calcula un camino de paquetes usando vectores de
trayectoria almacenados a partir de otros MAN. El camino de paquetes
es una lista de los MNID, que especifica la posición en la que
estará el MAN correspondiente cuando los MAN entren uno en el
intervalo de otro. El campo ilustrado del camino de paquetes muestra
primero el MNID fuente, pero se espera que todas las aplicaciones de
la presente invención transmitirán el MNID fuente en último lugar.
Esto permitirá que todos los campos destino sean recibidos
relativamente temprano en el procedimiento de recepción de paquetes,
de manera que la CPU de los MAN receptores pueda decidir si debería
guardar el paquete o detener rápidamente el procesamiento del mismo.
La CPU escribe el camino de paquetes en la RAM correspondiente al
campo del camino de paquetes, tal y como se ha descrito previamente.
Finalmente, la CPU calcula la CRC, tal y como se ha descrito
previamente y la escribe en la RAM correspondiente al campo CRC
1215, tal y como se ha descrito previamente.
La interfaz de usuario es un terminal VT100
ASCII al que se accede a través de u n ordenador unido al MAN por el
puerto RS-232. Se puede usar cualquier software de
comunicación capaz de comunicarse a través de una conexión estándar
en serie (por ejemplo, Procomm) para la conexión
RS-232. Adicionalmente, el usuario se puede unir a
la interfaz de usuario a través del puerto 10
Base-T. Éste se suministra para permitir acceso
remoto a la interfaz de usuario y proporcionar acceso de red
tradicional a una red que utiliza la presente invención. La interfaz
de usuario es un terminal VT100 ASCII, de manera que un usuario debe
entrar por telnet a la interfaz de usuario, cuando accede a la misma
por el puerto.
La descripción anterior expone realizaciones
ilustrativas de la invención que no están destinadas a limitar el
alcance de las reivindicaciones. Las modificaciones y variaciones
incluyen métodos y sistemas para seguir los nodos, transferir
información de posición requerida para mantener la misma al día a
fin de calcular los caminos de nodo a nodo, la estructura de
paquetes, los esquemas o protocolos de transmisión electromagnética,
la determinación de caminos y similares, que pueden adquirir una
variedad de formas sin salirse del alcance de la invención. Por
ejemplo, en vez de proporcionar una base de datos regional para
recoger información de posición comunicada voluntariamente por los
nodos, cada nodo puede almacenar información histórica de posición
manejada por él y ser llamado por otro nodo u otro nodo de base de
datos regional para proporcionar toda o parte de la información de
posición que conoce sobre otros nodos con los que se ha comunicado o
retransmitido previamente paquetes de red, en beneficio de otros
nodos. De modo similar, un nodo migratorio puede ser llamado por un
nodo migratorio o itinerante para entregar el contenido de is su
tabla de posición de nodos, independientemente de cómo sea
desarrollada, mantenida o determinada. Se pueden emplear
separadamente canales de comunicación compartidos y/o dedicados
para el transporte de mensajes de datos, de estado y/o de control.
Pueden ocurrir también otras novedades. Así, los inventores de la
misma pretenden abarcar, con las reivindicaciones adjuntas, la
totalidad de tales variaciones y novedades como pueden presentarse
para los expertos en la materia.
Claims (19)
1. Nodo migratorio (200) de funcionamiento
autónomo, que migra con un usuario para proporcionar puntos de
acceso migratorios de una red inalámbrica que tiene un protocolo de
comunicación de capa de red, estando caracterizado dicho nodo
por:
una interfaz (260) de usuario capaz de recibir
un ID destino y un mensaje de carga útil desde un usuario, siendo
indicativo dicho ID destino de un nodo destino al que se ha de
enviar dicho mensaje de carga útil,
un ID local (303) indicativo de dicho nodo
migratorio,
un detector de geoposicionamiento (PLI 220), que
detecta una posición fija instantánea de base terrestre de dicho
nodo migratorio, siendo indicativa dicha posición fija de la
posición de dicho nodo al menos en dos dimensiones,
una base de datos (499), que recibe posiciones
fijas instantáneas de base terrestre desde detectores de
geoposicionamiento de otros nodos migratorios,
un transmisor inalámbrico (201, 202, 203, 204)
capaz de transmitir dicho mensaje de carga útil al menos hasta otro
nodo por dicha red,
un receptor inalámbrico (210, 211, 212, 213)
capaz de recibir un mensaje de carga útil al menos desde otro nodo
en comunicación con dicha red,
un procesador (250) capaz del realizar el
ensamblaje de un paquete de red que contiene dicha posición fija
instantánea,
un ID fuente indicativo de dicho ID local,
un ID destino indicativo de dicho nodo destino,
y dicho mensaje de carga útil; e incluyendo además dicho procesador
una rutina ejecutable para obtener unas posiciones fijas de base
terrestre de dichos nodos migratorios distintos desde dicha base de
datos y para efectuar una determinación de una trayectoria de nodo a
nodo de múltiples radioenlaces por dicha red desde una fuente hasta
un destino, basándose en la información de dicha base de datos
cuando dicho nodo migratorio funciona como dicha fuente, para
efectuar la captura de un mensaje de carga útil, cuando el ID de un
paquete de red recibido concuerda con dicho ID local, y para
efectuar de otro modo el envío de dicho paquete de red por dicha red
hasta dicho destino según la información contenida en dicho paquete
de red.
2. Nodo migratorio, según la reivindicación 1,
en el que dicho ID destino (307) comprende al menos uno de entre una
dirección IP, un número de teléfono y una dirección de un
dispositivo de hardware; y dicho mensaje de carga útil comprende una
representación de datos, señales de voz o información de vídeo.
3. Nodo migratorio, según la reivindicación 2,
que incluye además un teclado, un teclado numérico y/o un aparato
telefónico para generar representaciones de datos.
4. Nodo migratorio, según la reivindicación 1,
en el que dicho detector de geoposicionamiento (220) comprende al
menos uno de entre un receptor GPS, un sistema de triangulación, un
sistema de navegación por satélite y una introducción manual de la
posición para generar dicha posición instantánea.
5. Nodo migratorio, según la reivindicación 4,
en el que dicho detector de geoposicionamiento (220) genera una
representación de la posición según uno de entre unas coordenadas
cartesianas y un sistema de referencia polar.
6. Nodo migratorio, según la reivindicación 1,
en el que dicho transmisor (201, 202, 203, 204) es multimodal, al
tener múltiples modos de funcionamiento según al menos uno de entre
un espectro de frecuencias de funcionamiento, un ancho de banda
espectral, una velocidad de transmisión de datos, una densidad de
nodos migratorios en una región dada, una posición terrestre y
protocolos de interfaz aire.
7. Nodo migratorio, según la reivindicación 6,
en el que dicho procesador (250) efectúa la selección de uno de
entre dichos múltiples modos de funcionamiento de dicho transmisor,
basándose en una de entre la posición de dicho nodo con relación a
otros nodos, la proximidad de dicho nodo migratorio a otro nodo y la
densidad de población de dichos nodos en dicha red.
8. Nodo migratorio según la reivindicación 4, en
el que dicho procesador (250) determina una trayectoria desde una
fuente hasta un destino, al calcular un camino de nodos intermedios
que se encuentran entre dicha fuente y dicho destino, basándose en
posiciones fijas instantáneas indicativas de las posiciones de
dichos nodos intermedios.
9. Nodo migratorio, según la reivindicación 8,
en el que múltiples nodos migratorios (200) de la red emiten
periódicamente información (303) de posición indicativa de la
posición, propagándose dicha información de posición por toda la red
para su almacenamiento en una memoria local (499) de cada nodo
migratorio citado, y dicho procesador (250) consulta dicha memoria
local para obtener información a fin de determinar las posiciones
respectivas de los nodos intermedios entre dicha fuente y dicho
destino.
10. Nodo migratorio, según la reivindicación 8,
en el que dicho procesador (250) determina dicha trayectoria hasta
dicho destino según una posición esperada, basándose en al menos uno
de entre la velocidad, la dirección de desplazamiento y el terreno
en la proximidad de dicho nodo destino.
11. Nodo migratorio, según la reivindicación 4,
en el que dicho procesador (250) efectúa una transmisión de retorno
de un paquete de reconocimiento hasta un nodo transmisor durante la
comunicación internodal.
12. Nodo migratorio, según la reivindicación 1,
en el que dicho procesador (250) emplea un protocolo de comunicación
de capa inferior, que incluye uno de entre la segmentación y el
encapsulado para efectuar una transferencia transparente de nodo a
nodo de paquetes de información hasta nodos que implementan
protocolos de comunicación de capa superior.
13. Nodo migratorio, según la reivindicación 1,
en el que dicho procesador (250) efectúa la transmisión de
información de unidifusión, de multidifusión o de difusión hasta uno
o más nodos en la red.
14. Método para proporcionar comunicación
inalámbrica en una red distribuida de acceso que proporciona un
protocolo de comunicación de capa de red, estando
caracterizado dicho método por las operaciones de:
proporcionar múltiples nodos migratorios de
acceso para poblar una región del servicio de comunicación deseado,
proporcionar una entrada (260) de usuario en cada uno de dichos
múltiples nodos migratorios de acceso, proporcionar un detector de
geoposicionamiento (PLI 220) en cada uno de dichos múltiples nodos
migratorios de acceso, proporcionar a cada uno de dichos nodos una
base de datos (499) de posiciones fijas instantáneas de base
terrestre de dichos múltiples nodos migratorios de acceso en dicha
región, transmitir (204) dichas posiciones fijas de dichos nodos
migratorios de acceso en dicha región, recibiendo dicha base de
datos de cada nodo citado dichas posiciones fijas y almacenar (710)
dichas posiciones fijas en la base de datos de dicho nodo, acceder a
dicha base de datos (CPU 250, BUS 230, 240) para determinar un
camino de nodo a nodo por dicha red entre un nodo migratorio fuente
de acceso y un nodo migratorio destino de acceso, iniciar una
transferencia de datos (730) entre dicho nodo migratorio fuente de
acceso y dicho nodo migratorio destino de acceso, transportar dichos
datos desde dicho nodo migratorio fuente de acceso hasta dicho nodo
migratorio destino de acceso por dicha red, retransmitiendo (721,
722) dichos datos entre dos o entre varios de dichos nodos
migratorios de acceso obtenidos en dicha operación de acceso, y
recibir (712) dichos datos en dicho nodo de acceso de itinerancia de
destinos.
15. Método, según la reivindicación 14, en el
que dichos nodos migratorios fuente y destino incluyen transmisores
respectivos que emiten señales electromagnéticas representativas de
paquetes de red, y dicho método incluye además alterar las
características de transmisión de dicho transmisor (724, 725, 726,
727, 728, 730, 731, 740, 741, 742) según uno de entre la densidad de
población de dichos nodos, la velocidad deseada de transmisión de
transporte de datos, la intensidad de la señal, la tasa de errores
de bits, los alrededores medioambientales de los nodos de acceso
intermedios, el terreno, la posición terrestre y la distancia entre
nodos.
16. Método, según la reivindicación 14, en el
que dicha operación de acceso incluye determinar un camino de capa
de red de nodo a nodo por dicha red (13) entre un nodo migratorio
fuente de acceso y un nodo migratorio destino de acceso.
17. Método, según la reivindicación 16, que
comprende además emplear un protocolo de comunicación de capa
inferior, que incluye uno de entre la segmentación y el encapsulado
para efectuar una transferencia transparente de nodo a nodo de
paquetes de información hasta nodos que implementan un protocolo de
comunicación de capa superior.
18. Método, según la reivindicación 16, que
comprende además devolver un paquete de reconocimiento (723) a un
nodo migratorio fuente de acceso durante la comunicación
internodal.
19. Método, según la reivindicación 16, en el
que dicha operación de acceso determina además dicha trayectoria
hasta dicho nodo migratorio destino de acceso según una posición
esperada, basándose en al menos uno de entre la velocidad, la
dirección de desplazamiento y el terreno en la proximidad de dicho
nodo migratorio destino de acceso.
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