ES2277355T3 - Uso de trenes de impulsos de energia para redes inalambricas. - Google Patents
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Abstract
UN METODO Y APARATO PARA COMUNICAR SEÑALES DE CONTROL A TRAVES DE RAFAGAS BREVES DE ENERGIA DURANTE UN INTERVALO DE TIEMPO PREDETERMINADO. ESTE METODO Y APARATO ES ESPECIALMENTE INDICADO PARA LAS REDES DE COMUNICACIONES INALAMBRICAS, DONDE LOS INTERVALOS DE TIEMPO SE ASIGNAN A CADA ESTACION EN LA RED Y LA PRESENCIA DE ENERGIA EN ESTE INTERVALO DE TIEMPO INDICA UNA SEÑAL DE CONTROL HACIA O DESDE ESTA ESTACION.
Description
Uso de trenes de impulsos de energía para redes
inalámbricas.
El invento se refiere a un método para
transmitir datos entre una estación principal y, al menos, una
estación remota de un grupo de estaciones remotas, y que comprende
la operación de:
- -
- intercambiar un tren de impulsos de energía entre la estación principal y dicha, al menos, una estación remota.
El invento también se refiere a una estación
principal y una estación remota.
Corrientemente, las redes de comunicaciones se
forman interconectando dispositivos mediante conductores o cables y
haciendo que cada dispositivo se adapte a un protocolo para enviar
mensajes por esos conductores y cables. En algunos casos, parte de
una red de esta clase puede estar incorporada como una conexión
inalámbrica, empleándose señales de radiofrecuencia o de
infrarrojos entre los nodos. Tales conexiones inalámbricas son
punto a punto, con un único dispositivo de comunicaciones en cada
extremo, sintonizados mutuamente a una frecuencia diferente de
otros dispositivos de la misma zona geográfica.
Por otra parte, una red inalámbrica se forma sin
conexiones físicas entre los dispositivos, empleándose, por
ejemplo, señales de radiofrecuencia. Cada dispositivo de la red se
sintoniza a la misma frecuencia y se adapta a un protocolo para
enviar mensajes a esta frecuencia común. El protocolo puede permitir
la comunicación entre todos los dispositivos de la red o puede
restringir a cada dispositivo de modo que sólo se comunique con un
dispositivo principal. Las redes inalámbricas ofrecen una importante
ventaja logística con respecto a las redes cableadas al hacer
innecesario el tendido de conductores o cables a cada
dispositivo.
A la vista de la creciente disponibilidad de
tecnologías multimedia y a la mayor demanda de acceso a la
información, el mercado potencial de redes de área local (LAN)
comerciales o domésticas se encuentra en pleno crecimiento. Es
seguro que la facilidad de instalación y de expansión de una red
inalámbrica genera una gran demanda de LAN inalámbricas. Por
ejemplo, una estación base central puede proporcionar servicios que
incluyen voz, vídeo y datos a todos los dispositivos de
comunicaciones en una casa, o una estación base inalámbrica puede
proporcionar comunicaciones entre todos los ordenadores portátiles
de una oficina, o todos los ordenadores de un campus. Sin embargo,
para que tengan éxito, las técnicas y los protocolos empleados en
estas redes inalámbricas no deben ser muy inferiores a los de las
cableadas equivalentes.
Durante las pasadas décadas, se han desarrollado
protocolos para gestionar efectiva y eficazmente la transmisión de
información dentro de las redes de equipos de comunicaciones. Una
instalación subyacente en el desarrollo de estos protocolos de
redes, ha sido la de una infraestructura de red cableada. Puede que,
en una red inalámbrica, las suposiciones a partir de las cuales se
desarrollaron los protocolos de las redes cableadas, ya no tengan
validez. Aunque la mayoría de los protocolos existentes son
funcionalmente extensibles a las redes inalámbricas, su efectividad
y eficacia pueden verse perjudicadas por la ausencia de una conexión
directa entre los dispositivos.
Un protocolo común empleado para las
comunicaciones de datos en una red cableada consiste en una
estructura de enlace de transmisión con un protocolo de
"difusión". Los dispositivos del enlace de transmisión vigilan
éste esperando un período de silencio para, entonces, transmitir. Se
producen colisiones cuando un segundo dispositivo, que también ha
esperado el período de silencio, comienza a transmitir
simultáneamente. El protocolo de difusión, típicamente, en caso de
colisión, pide a los dispositivos que dejen de transmitir, y realiza
un nuevo intento en el siguiente período de silencio. Se evitan las
colisiones repetidas haciendo que cada uno de los dispositivos
cambie aleatoriamente su tiempo de respuesta contando desde el
inicio del período de silencio, de forma que ya no responderán
simultáneamente. Este protocolo de difusión, como su propio nombre
implica, tiene sus raíces en la transmisión por radio y sigue siendo
muy utilizado, todavía, para redes inalámbricas de voz, tales como
las radios de BC (banda ciudadana).
Sin embargo, el protocolo de difusión no resulta
adecuado para las comunicaciones de datos a alta velocidad en una
red inalámbrica, dado que la detección de colisiones en una red
inalámbrica lleva mucho tiempo. En una red cableada, el protocolo,
típicamente, pide una confirmación activa de un nivel lógico, pero
la confirmación pasiva (es decir, no pide confirmación del nivel
activo) del otro nivel. Las colisiones pueden ser detectadas en el
transmisor vigilando el enlace de transmisión durante la transmisión
de un nivel pasivo. Si se detecta un nivel activo durante la
transmisión de un nivel pasivo por el transmisor ello implica,
necesariamente, una colisión. El transmisor cableado puede
retransmitir automáticamente el mensaje en el siguiente período de
silencio. Sin embargo, un dispositivo que transmita en una red
inalámbrica no es capaz de detectar si, al mismo tiempo, hay otro
dispositivo transmitiendo. El dispositivo que transmite, si vigila
la frecuencia de transmisión sólo detectará su propia transmisión,
ya que su nivel de potencia será significativamente mayor que el de
un transmisor remoto. Sin embargo, el receptor deseado, al estar
alejado de ambos transmisores recibe, típicamente, un mensaje
confuso motivado por la transmisión simultánea de dos transmisores
en la misma frecuencia. Como es probable que se produzcan
colisiones y el transmisor carece de medios para detectarlas, el
protocolo de difusión inalámbrico requiere, típicamente,, que el
receptor deseado acuse recibo (ACK) de cada mensaje. Si no recibe
el mensaje o si recibe un mensaje confuso, no transmite el acuse de
recibo o transmite una señal de no acusado recibo (NAK). Si el
transmisor no llega a recibir un acuse de recibo, retransmite el
mensaje anterior. La exigencia de un acuse de recibo del receptor
para cada mensaje, en una red inalámbrica, tiene un efecto
componente adverso, porque la transmisión de cada acuse de recibo
también puede provocar colisiones. A medida que aumenta la densidad
del tráfico se incrementa exponencialmente la probabilidad de
colisión, debido al tráfico de acuses de recibo incrementado, así
como las transmisiones repetidas a consecuencia de cada
colisión.
Los protocolos de red con invitación a
transmitir, en los que un dispositivo principal invita a cada uno de
los otros dispositivos a transmitir mensajes, son aplicables a las
redes inalámbricas. Sin embargo, tales protocolos son
inherentemente ineficaces en redes con patrones de tráfico
desiguales. Durante el proceso de invitación a transmitir, cada
dispositivo de la red es requerido para ello, y la invitación
trasladada a dispositivos inactivos ocupa tiempo. La mayoría de los
protocolos con invitación a transmitir permiten la suspensión de la
invitación a un dispositivo después de cierto período de inactividad
del mismo, a fin de ahorrar tiempo, pero tales protocolos deben
incluir, también, medios para que el dispositivo al que no se cursa
invitación notifique al dispositivo principal cuando entra de nuevo
en actividad. Frecuentemente, esta notificación de reactivación se
consigue proporcionando una conexión auxiliar con el dispositivo
principal, por ejemplo, una línea de interrupción común a todos los
dispositivos. En una red inalámbrica, el equivalente a una conexión
auxiliar adicional en una red cableada, es una frecuencia auxiliar
adicional. Alternativamente, en cada período de mensajes puede
añadirse un período de tiempo para una señal de notificación. La
ocurrencia de una notificación de reactivación en esta línea común
o durante el período de notificación, hace que el dispositivo
principal invite de nuevo a transmitir a todos los dispositivos de
la red, para determinar qué dispositivo esta ahora
activo.
activo.
El documento D1
(US-A-5166 929) describe un método
para transmitir datos entre una estación base (estación principal)
y al menos una estación móvil de un grupo de estaciones móviles
(estaciones remotas). Este método comprende la operación de
intercambiar un tren de impulsos de energía entre la estación
principal y dicha, al menos, una estación remota. Para ello, se
transmite un tren de impulsos de energía desde la estación base a
la estación móvil y, en respuesta a ello, la estación móvil
transmite un acuse de recibo del tren de impulsos de energía a la
estación base. Como se describe en las columnas 3 y 4 y se
representa en la Fig. 1 del documento D1, cada tren de impulsos
comprende un identificador (abreviado) para identificar la estación
móvil. Tal identificador, aún abreviado, resulta desventajoso
porque, entonces, la transmisión y la recepción del tren de impulsos
se complican.
Un objeto del invento, entre otros, es
proporcionar un método, una estación principal y una estación
remota, en los que no es necesario que el tren de impulsos de
energía comprenda identificación alguna de estación.
El método de acuerdo con el invento se
caracteriza porque comprende, además, las operaciones de:
- -
- transmitir un patrón de sincronización desde la estación principal al grupo de estaciones remotas durante un primer período de tiempo, para establecer una referencia de tiempo común en cada estación remota, dividiéndose un segundo período de tiempo en respectivos sub-intervalos de tiempo, los cuales son asignados a las respectivas estaciones remotas y guardan una relación fija con la referencia de tiempo común,
- -
- llevar a cabo la transmisión de datos durante un tercer período de tiempo; intercambiándose el tren de impulsos de energía durante el sub-intervalo de tiempo que ha sido asignado a dicha al menos una estación remota.
Estas particularidades características resuelven
el problema que supone evitar cualquier identificación de estación
en los trenes de impulsos empleando éstos sólo con fines de
asignación situando estos trenes de impulsos en respectivos
sub-intervalos de tiempo relacionados con
respectivas estaciones remotas. Un tren de impulsos en un
sub-intervalo de tiempo predefinido constituye una
indicación de que está teniendo lugar una transmisión de datos
(durante el tercer período de tiempo) entre la estación principal y
una estación remota predefinida, por lo que el
sub-intervalo de tiempo predefinido ha sido asignado
a esta estación remota predefinida. Para hacer esto posible, el
patrón de sincronización ha de ser enviado a las estaciones remotas.
En consecuencia, se resuelve el mencionado problema.
El documento D2
(US-A-5410588) describe estaciones
base sincronizadas. La sincronización de las estaciones base no
tiene nada que ver con el invento.
Esencialmente, el invento describe un método
para transmitir información de control en cortos trenes de impulsos
de energía dentro de un protocolo de red inalámbrica.
El invento se aprecia del mejor modo observando
que la información de control en una red comprende, típicamente,
breves mensajes con una información mínima, aunque importante. Es
decir, la información de control es, típicamente, aquélla que, en
una red cableada, podría ser incorporada en un único conductor con
uno de dos estados. Por ejemplo, podría preverse una línea de
"Petición para enviar" en una red cableada para que un
dispositivo notificase al dispositivo principal que posee
información para enviar. Podría proporcionarse una línea de
"Despejar para enviar" para notificar al dispositivo que puede
iniciar la transmisión, o la estación principal podría emplear la
misma línea "Petición para enviar" para señalar este mensaje de
"Despejar para enviar" en un período de tiempo subsiguiente.
Similarmente, podría preverse, también, una línea de "Acuse de
recibo". En cada caso, el contenido de información comprende un
único bit de información, tanto si el dispositivo tiene algo para
enviar como si no lo tiene; se haya recibido o no el mensaje; etc.
Contrariamente a este contenido de información de control de un
solo bit, en una red inalámbrica se espera que el contenido de datos
comunicado contenga, significativamente, más información. El empleo
del mismo protocolo para datos y para control no resulta eficaz en
uno u otro protocolo, o en ambos.
Este invento proporciona medios muy eficaces y
efectivos para comunicar mensajes de información de control de un
solo bit dentro de una red inalámbrica, sin limitar ni afectar,
necesariamente, al protocolo empleado para la transmisión efectiva
de datos.
Estos medios de comunicaciones eficaces y
efectivos se proporcionan, en la práctica, sincronizando todos los
dispositivos con un dispositivo principal y asignando una pequeña
unidad de tiempo, relativa al período síncrono, a cada dispositivo.
La presencia o ausencia de energía a la frecuencia de la red durante
cada período de tiempo asignado a un dispositivo representará el
estado del bit de información de control para ese dispositivo.
Dependiendo de la función del bit de control, la presencia de
energía en el intervalo de tiempo asignado puede ser confirmada por
el dispositivo principal o por cada uno de los otros dispositivos.
Como extensión de este diseño básico, múltiples bits de control
pueden ser acomodados por múltiples asignaciones de tiempo, según
sea necesario.
La Fig. 1 muestra una red de dispositivos
inalámbricos.
La Fig. 2 ilustra un diagrama de temporización
para recibir o transmitir bits de control de acuerdo con este
invento.
La Fig. 3 representa un diagrama de circuito
para recibir y transmitir bits de control de acuerdo con este
invento.
La Fig. 4 muestra un diagrama de temporización
para recibir y transmitir bits de control y mensajes en la misma
frecuencia, o cable, de acuerdo con este invento.
La Fig. 5 ilustra un diagrama de temporización
para comunicar múltiples mensajes en la misma frecuencia, o cable,
de acuerdo con este invento.
La Figura 1 muestra una red inalámbrica
constituida por estaciones móviles 101 a 105, y una estación base
110. Para facilitar su comprensión, se muestran una frecuencia F1
para enviar información a la estación base y una frecuencia F2 para
recibir información de la estación base, aunque realizaciones
alternativas describirán adicionalmente el uso de la misma
frecuencia tanto para transmisión como para recepción. El equipo de
la estación móvil puede ser discreto o puede estar incorporado
directamente en el dispositivo destino, tal como un teléfono. Cada
estación móvil de esta red tiene asignada una dirección. Para
simplificar, la dirección 1 está asignada a la estación móvil 101,
la dirección 2 está asignada a la estación 102, etc. La asignación
de direcciones puede establecerse ajustando interruptores en cada
dispositivo o mediante mensajes de comunicación que instruyen al
dispositivo para que cambie su dirección interna. Asimismo, pueden
añadirse a la red dispositivos adicionales, o se pueden suprimir de
ella dispositivos existentes mediante el uso de estos mensajes de
asignación y de cambio de dirección. Las técnicas para tal
inicialización de direcciones son comúnmente conocidas y no se
presentan en esta memoria.
Dado que cada estación móvil transmitirá en la
misma frecuencia a la estación base, debe establecerse un protocolo
para gestionar las comunicaciones en esta red.
La Figura 2 muestra un protocolo para transmitir
a una estación base en una red inalámbrica de acuerdo con este
invento, En el primer período de tiempo 250, la estación base 110
transmitirá un patrón de sincronización, que será utilizado por
cada estación para establecer una referencia de tiempo común 200. El
segundo período de tiempo 260 es subdividido en
sub-intervalos de tiempo 201 a 205. Estos intervalos
de tiempo son asignados a cada estación móvil 101 a 105 en
correspondencia con sus direcciones 1 a 5. Estos intervalos de
tiempo son, por motivos de eficacia, de muy corta duración y cada
uno guarda una relación fija con el tiempo 200 establecido por la
estación principal. Si una estación móvil tiene que transmitir un
mensaje a la estación base, transmitirá un tren de impulsos de
energía a la frecuencia de la red durante su intervalo de tiempo
asignado. Es decir, si la estación móvil 103 tiene información que
transmitir, transmitirá un tren de impulsos de energía durante el
intervalo de tiempo 203, informando a la estación base de que la
estación móvil con la dirección 3 tiene información que enviar.
Durante el período de tiempo 270, puede conseguirse la transmisión
de datos empleando el protocolo establecido para dicha transmisión
de datos, con independencia de este protocolo de señalización por
trenes de impulsos de energía.
Esta realización específica es particularmente
adecuada para una red con un rango relativo de estaciones móviles,
en la que los mensajes procedentes de la dirección 1 tienen
prioridad sobre los mensajes procedentes de la dirección 2, los
mensajes de la dirección 2 tienen prioridad sobre los mensajes
procedentes de la dirección 3, etc. En una red de esta clase, el
protocolo podría requerir que una estación móvil no transmitiese un
tren de impulsos de energía si se detectase un tren de impulsos de
energía precediendo a su intervalo de tiempo asignado. Es decir, si
la dirección 2 envía un tren de impulsos de energía, no se
permitiría a las direcciones 3 a 5 enviar un tren de impulsos de
energía. De esta manera, se elimina la posibilidad de colisiones y
la estación que enviase el tren de impulsos de energía tendría
libertad para enviar sus datos en el período de tiempo 270
inmediatamente siguiente. La estación base receptora sabría que los
datos proceden de la dirección correspondiente al intervalo de
tiempo del tren de impulsos de energía detectado.
Este mismo protocolo podría ser empleado por la
estación base para transmitir información a las estaciones móviles.
La estación base 110 transmitirá un patrón de sincronización a las
estaciones móviles, en la frecuencia asignada para recibir
información de la estación base durante el período de tiempo 260, la
estación base transmitirá un tren de impulsos de energía durante el
intervalo de tiempo asignado a la estación destinada a recibir el
mensaje. La estación móvil que corresponde al intervalo de tiempo en
que se ha producido el tren de impulsos de energía, sería alertada
así para recibir los datos subsiguientes, transmitidos por la
estación base durante el período de tiempo 270. Obsérvese, también,
que este protocolo es particularmente adecuado para mensajes
destinados a más de una estación móvil. Durante el período 260, un
tren de impulsos de energía puede ser transmitido a cada una de las
estaciones proyectadas, de manera que cada una de ellas sea puesta
en alerta para recibir los datos subsiguientes transmitidos durante
el período 270.
Este protocolo es similar, en su concepto, a los
protocolos que incluyen las direcciones de la fuente y/o el destino
dentro de los datos del mensaje, pero ofrece ventajas significativas
merced al uso de trenes de impulsos de energía, como se ha descrito
en este documento. Un tren de impulsos de energía, como su propio
nombre indica, consiste en una corta ráfaga de energía transmitida a
la frecuencia de radio asignada. Contrariamente a una señal de
datos, este tren de impulsos de energía satisface muy fácilmente los
criterios. Los dispositivos digitales existentes son perfectamente
adecuados para mediciones precisas de tiempo, particularmente con
referencia a un patrón de sincronización confirmado periódicamente.
Así, especificando el tiempo como criterio relevante, en lugar del
contenido, se puede conseguir una solución muy efectiva desde el
punto de vista del coste. En vez de especificar criterios
relacionados con el contenido, como debe hacerse para las señales de
datos, la especificación crítica consiste en cuándo ocurre la señal
y no en su contenido.
La figura 3 muestra un dispositivo para la
recepción o la transmisión de información de control mediante el
uso de trenes de impulsos de energía en instantes especificados, de
acuerdo con este invento. En la figura 3a, el detector 302 de
impulsos de energía se muestra separado del desmodulador 301 de
datos, ilustrando el hecho de que la detección del tren de impulsos
de energía no requiere el tratamiento de señales típicamente
aplicado para la recepción de datos. El receptor 300 recibe una
señal procedente de, por ejemplo, una estación base 110. Un
generador 303 de temporización proporciona medios para detectar la
señal de sincronismo 250 y para establecer la referencia de tiempo
200 de la figura 2. El generador 303 de temporización emite un
impulso en el instante 200 en Ref. 350. Esta señal de referencia
repone el circuito fiador 313 RS y, también, constituye la entrada
a los elementos de retardo 310 y 311. El elemento de retardo 310
genera un impulso 380 después de transcurrido un tiempo
predeterminado a contar desde que se recibió el impulso en Ref. 350.
El tiempo predeterminado viene establecido por la dirección
asignada a cada dispositivo con el fin de que exista
correspondencia, en el tiempo, con uno de los intervalos de tiempo
201 a 205 ilustrados en la figura 2. Este impulso 380 se alimenta
como entrada a la puerta lógica Y 312. Asimismo, la entrada a la
puerta lógica Y 312 es la salida del detector 302. Si durante el
período asignado a este dispositivo se detecta un impulso de
energía, según lo señala el impulso 380, la salida de la puerta
lógica Y 312 establece el circuito fiador 313 RS. Mediante el
establecimiento de intervalos de tiempo específicos para cada
dispositivo al que se ha accedido, la salida del circuito de fiador
313 RS corresponde, por tanto, a la detección de una señal de
control procedente de la estación base destinada a este
dispositivo.
En esta realización ilustrativa, la detección de
esta señal de control informa al dispositivo de que el mensaje
subsiguiente procedente de la estación base 100 está destinado a
este dispositivo. El elemento de retardo 311 genera una señal 381
después de transcurrido un tiempo predeterminado a contar desde la
recepción del impulso en Ref. 350. Esta señal 381 es asegurada
mientras dura el período 270 de tiempo del mensaje. Así, la puerta
lógica Y 314 habilita a la puerta lógica 315 durante el período 270
de tiempo del mensaje si ha sido establecido el circuito fiador RS,
como se ha descrito en lo que antecede, por la recepción de un tren
de impulsos de energía durante el período de tiempo asignado, y
solamente si lo ha sido.
La figura 3b muestra un dispositivo de control
para generar un tren de impulsos de energía desde un transmisor
remoto de acuerdo con este invento. Los elementos que tienen la
misma función que se ha descrito en relación con la figura 3a,
tienen los mismos números de referencia. Como se ha presentado en lo
que antecede, la señal de referencia 350 contendrá un impulso en
una referencia de tiempo 200 establecida por la transmisión, por la
estación base, de una señal de sincronismo 250. El circuito fiador
313 RS será repuesto por la ocurrencia del impulso en la señal de
referencia 350. El elemento de retardo 310 producirá un impulso
durante el intervalo de tiempo asignado al dispositivo, uno de 201
a 205. La figura 3b contiene un circuito fiador adicional 330. Este
circuito fiador 330 se utiliza para señalar la ocurrencia de un tren
de impulsos de energía antes del instante asignado a este
dispositivo. El circuito fiador 330 es establecido por la señal de
referencia 350. Si el detector 302 detecta un impulso de energía,
el circuito fiador 330 es repuesto. Así, en el momento de
producirse el impulso 380, se confirmará la salida del circuito
fiador 330 si no se han detectado, y solamente sino se han
detectado, trenes de impulsos de energía, ya que el circuito fiador
fue establecido por el impulso de referencia. El impulso 380 de
intervalo de temporización, la salida del circuito fiador 330, y una
señal de control 382, son alimentados como entradas a la puerta
lógica Y 312. La puerta lógica Y 312 establecerá el circuito fiador
313 durante el período de tiempo 380 sólo si está establecido el
circuito fiador 330, señalando así que ningún otro transmisor ha
enviado un tren de impulsos de energía antes del instante 380 y se
confirma la señal de control 382. La salida de la puerta lógica Y
312 es proporcionada, también, al transmisor 337 como señal 385. Al
recibirse una señal 385 confirmada, el transmisor 337 será
habilitado, enviándose por tanto un tren de impulsos de energía. El
detector 302 detectará, subsiguientemente, este tren de impulsos de
energía, que causará la reposición del circuito fiador 330, lo cual
hará que la puerta lógica Y deje de confirmar la señal 385, dándose
por terminada, por tanto, la transmisión del tren de impulsos de
energía. Alternativamente, si el receptor 300 es inhabilitado
durante la transmisión, la señal 385 dejará de ser confirmada al
término del impulso 380 de intervalo de temporización.
En esta realización ilustrativa, la señal de
control 382 es confirmada siempre que el dispositivo tenga que
transmitir un mensaje y la transmisión del mensaje tiene lugar
después del envío del tren de impulsos de energía descrito en lo
que antecede. Los mensajes son puestos en cola en la memoria
intermedia 335 de transmisión. Al recibirse un mensaje, la memoria
intermedia 335 confirma la señal de control 382. Esta señal de
control 382 provoca la generación de un tren de impulsos de energía
durante el período de tiempo asignado a este dispositivo, como se
ha descrito anteriormente. La habilitación de la transmisión del
tren de impulsos de energía también establece el circuito fiador
313, cuya salida se alimenta como entrada a la puerta lógica Y 314.
El elemento de retardo 311 confirma una señal 381 durante el
período 270 de mensaje. Si el circuito fiador 313 es establecido
durante este período, la puerta lógica Y 314 confirma una señal de
habilitación para la puerta lógica 336, que efectúa la transmisión
del contenido de la memoria intermedia 335 de transmisión. Si no hay
en cola mensajes adicionales, la memoria intermedia 335 de
transmisión deja de confirmar la señal de control 382, inhibiendo
por tanto la subsiguiente transmisión de un tren de impulsos de
energía.
Las realizaciones ilustrativas de la figura 3
demuestran el uso de trenes de impulsos de energía para recibir y
transmitir señales de control que, subsiguientemente, controlan la
recepción y la transmisión de mensajes. La misma lógica, o similar,
podría emplearse para recibir o transmitir trenes de impulsos de
energía a los intervalos de tiempo apropiados, correspondientes
también a otras señales de control. Asimismo, los elementos comunes
de las figuras 3a y 3b pueden combinarse, y la realización ilustrada
podría llevarse a la práctica y ejecutarse mediante un programa de
software, o mediante una combinación de hardware y software, como
sería evidente para un experto en la técnica.
Obsérvese que la transmisión y la recepción de
trenes de impulsos de energía puede conseguirse sin la aplicación
de las técnicas de ecualización de datos normalmente empleadas para
conseguir una transmisión de datos fiable, libre de errores. El
control de ganancia automático, el acondicionamiento previo y
ulterior de las señales, la corrección de errores y otras técnicas
necesarias para determinar de manera fiable cuál, de dos o más
valores, ha sido recibido durante una transmisión de datos, no se
necesitan para determinar si se ha producido o no un tren de
impulsos de energía en un instante particular.
La realización presentada hasta ahora requería
una frecuencia separada para transmitir y para recibir, en lo que
respecta a la estación base, así como la generación de un patrón de
sincronización por parte de la estación base, y sincronismo en las
estaciones móviles en cada una de estas frecuencias. La figura 4
muestra un protocolo que elimina este procedimiento redundante.
Como se muestra, en el período de tiempo 450 la estación base
transmite un patrón de sincronización, en la frecuencia utilizada
tanto para transmisión como para recepción. Este patrón de
sincronización establece una referencia de tiempo 400. El período de
tiempo 460 contiene intervalos de tiempo 461 a 465 correspondientes
a las direcciones 1 a 5 de las estaciones móviles. Durante el
período de tiempo 460, la estación base transmite uno o más trenes
de impulsos de energía en el intervalo correspondiente a la o las
estaciones móviles receptoras proyectadas. La recepción de un tren
de impulsos de energía durante el intervalo de tiempo asignado
alerta a la estación móvil correspondiente para que reciba los datos
subsiguientes, transmitidos por la estación base durante el período
de tiempo 470. El período de tiempo 480 se divide, también, en
períodos de tiempo 481 a 485, correspondientes a las direcciones 1 a
5 de las estaciones móviles. Si una estación móvil tiene datos que
transmitir, transmite un tren de impulsos de energía durante su
intervalo de tiempo asignado en relación con la referencia de
tiempo 400. Como se ha descrito previamente, el protocolo para
transmitir a la estación base dictaría que una estación móvil no
transmitiese un tren de impulsos de energía si se detectase un tren
de impulsos de energía en intervalos de tiempo previos a su
intervalo asignado. La estación móvil que transmitiese el tren de
impulsos de energía transmitiría entonces, subsiguientemente, sus
datos durante el período de tiempo 490.
Las anteriores realizaciones demuestran el uso
de transmisiones de trenes de impulsos de energía para
comunicaciones con, predominantemente, un único destinatario. Es
decir, dentro de las tramas de tiempo previamente descritas, una
estación remota transmite datos a la estación base y, excepto en el
caso de múltiples destinatarios para el mismo mensaje, la estación
base transmite datos a una estación remota. En tales protocolos,
existe un período de tren de impulsos de energía por mensaje y, en
una red con tráfico intenso, tal protocolo puede no ser eficaz.
La figura 5 ilustra una realización del presente
invento, particularmente bien adecuada para redes con patrones de
tráfico que presentan continuamente una gran intensidad. En esta
realización, los períodos 570 y 590 que siguen a los períodos 560 y
580 de trenes de impulsos de energía, contendrán un número variable
de períodos de transmisión de mensajes. Por ejemplo, si la estación
base tiene mensajes para tres estaciones remotas, al período de
trenes de impulsos de las estaciones base le seguirían tres períodos
de transmisión de mensajes. La estación base confirmaría un tren de
impulsos de energía en los períodos de tiempo asignados a cada una
de las estaciones remotas y transmitiría los mensajes en el mismo
orden de los trenes de impulsos de energía confirmados. La figura 5
muestra, por ejemplo, que las estaciones remotas 2, 3 y 5 tienen
mensajes que están siendo enviados desde la estación base, según lo
señalan los trenes de impulsos de energía en los períodos de tiempo
562, 563 y 565. Primero se transmitirá el mensaje de la estación
remota 2, en el período 571 de transmisión de mensajes; a
continuación el mensaje de la estación remota 3 en el período 572 de
transmisión de mensajes, seguido por el mensaje de la estación
remota 5 en el período 573. Cada estación remota observará si su
período de tiempo asignado contiene un tren de impulsos de energía
y, también, cuantos de ellos, para otras estaciones remotas, han
precedido a su tren de impulsos. En el ejemplo dado, la estación 2
verá que ha recibido el primer tren de impulsos y, por tanto, sabrá
que su mensaje será el primer mensaje procedente de la estación
base. Similarmente, la estación 3 vería que ha recibido el segundo
tren de impulsos y, por tanto, que su mensaje es el segundo
mensaje. La estación 5 determinaría, en forma similar, que su
mensaje sería el tercero. En esta realización todas las estaciones
verán cuantos mensajes se están transmitiendo, al apreciar cuantos
trenes de impulsos de energía están siendo transmitidos en el
período 560. Así, las estaciones sabrán cuando comienza el período
de tiempo 580, en relación con la referencia de tiempo 500. En esta
realización, a las estaciones remotas no se les prohíbe confirmar
un tren de impulsos de energía cuando otra estación remota ha
confirmado un tren de impulsos de energía. Si dos estaciones remotas
tienen que enviar mensajes a la estación base, dos períodos de
transmisión de mensajes seguirán al período del tren de impulsos de
energía de la estación remota. Cada estación remota que tenga que
enviar un mensaje impone un tren de impulsos de energía durante su
intervalo de tiempo asignado en el período 580. Cada estación remota
ve, también, cuantas otras estaciones remotas han transmitido un
tren de impulsos de energía antes que ellas. Si una estación remota
particular es la primera estación en transmitir un tren de impulsos
de energía, envía su mensaje en el primer intervalo 591 de mensajes
del período 590. Si otra estación remota ve que un tren de impulsos
de energía ha precedido al suyo, envía su mensaje en el segundo
intervalo 592 de mensajes.
Como se muestra en la figura 5, las estaciones 1
y 3 han impuesto trenes de impulsos de energía en los intervalos de
tiempo 581 y 583. La estación 1 transmite su mensaje en el primer
intervalo 591 de tiempo de mensajes. La estación 3, que ha visto
que un tren de impulsos de energía 581 ha precedido a su tren de
impulsos de energía 583, transmite su mensaje en el segundo
intervalo 592 de tiempo de mensajes. La estación base, que sabe que
solamente dos estaciones remotas tenían mensajes por enviar, puede
recomenzar inmediatamente el proceso transmitiendo la secuencia de
sincronización para el siguiente grupo de mensajes. Obsérvese que,
si no hay mensajes de las estaciones remotas, el período 580 de
tiempo de trenes de impulsos de energía no contendrá ningún tren de
impulsos de energía y la secuencia de sincronización 550 puede dar
comienzo inmediatamente después del período 580 de trenes de
impulsos de energía. Similarmente, si la estación base no tiene
mensajes por enviar, el período 580 de trenes de impulsos de
energía puede iniciarse inmediatamente después del período 560 de
trenes de impulsos de energía.
Es evidente que, en estas realizaciones, el
formato del protocolo de transmisión de mensajes es independiente
del protocolo de temporización de trenes de impulsos de energía.
Este invento no se limita a los protocolos de transferencia que se
presentan en esta memoria. Para conseguir una mayor fiabilidad, por
ejemplo, podría incluirse en cada mensaje un direccionamiento
explícito. El uso de trenes de impulsos de energía en este protocolo
tendría como propósito el evitar las colisiones, asignando el
tiempo de transmisión de mensajes de acuerdo con la ocurrencia de
los trenes de impulsos de energía, pero no se basaría exclusivamente
en la determinación de las direcciones. De manera similar, el
protocolo de temporización de los trenes de impulsos de energía
podría emplearse en una red, sin estación de base explícita. Cada
estación podría escuchar todos los mensajes transmitidos y
seleccionar aquellos mensajes que contuviesen su dirección asignada,
bien como dirección explícita o bien determinada por el intervalo
de tiempo de tren de impulsos de energía. El protocolo de
temporización de los trenes de impulsos de energía se establecería
haciendo que una estación transmitiese la señal de sincronización,
como en una red de sincronización distribuida, en la que la señal de
sincronización es transmitida por cualquier estación que inicie las
comunicaciones.
Es evidente que el uso del protocolo de
temporización de trenes de impulsos de energía expuesto no se limita
a su empleo como "petición para enviar", tal como ha sido
presentado. El protocolo de temporización de trenes de impulsos de
energía podría emplearse para señalar, igualmente, otros eventos.
Por ejemplo, podría insertarse un período de intervención entre el
período de trenes de impulsos de energía como "petición para
enviar" y el período de transmisión de mensajes. En este período
de intervención los receptores proyectados utilizan trenes de
impulsos de energía para emitir una señal de "despejado para
enviar" correspondiente.
Es evidente, también, que el uso de un protocolo
de temporización de trenes de impulsos de energía como se ha
expuesto en este documento, no se limita a las redes, ni a las redes
inalámbricas en particular. En sistemas de comunicaciones punto a
punto, en los que no existe posibilidad de colisión, los trenes de
impulsos de energía pueden utilizarse exclusivamente para acusar
recibo. En una red cableada, los trenes de impulsos de energía
podrían utilizarse para eliminar conductores de señalización, pero
añadiendo uno o más períodos de trenes de impulsos al conductor de
transmisión de mensajes.
Si bien la aplicación principal del protocolo de
temporización de trenes de impulsos de energía de acuerdo con este
invento es para información en un solo bit, tal como para señales
si/no, puede acomodarse, también información con múltiples bits. El
protocolo puede llamar a una señal de prioridad, con la que el
transmisor asigna una prioridad, por ejemplo de 1 a 3, a cada
mensaje. En el período de tren de impulsos de energía podrían
asignarse dos períodos de tiempo por estación remota y podrían
transmitirse dos bits de la manera siguiente: 00 para no existencia
de mensajes, 01 para mensaje con prioridad 1, 10 para mensaje con
prioridad 2, 11 para mensaje con prioridad 3.
Claims (18)
1. Un método para transmitir datos entre una
estación principal (110) y, al menos, una estación remota (101) de
un grupo (101-105) de estaciones remotas, y que
comprende la operación de:
- intercambiar un tren de impulsos de energía
entre la estación principal (110) y dicha al menos una estación
remota (101);
caracterizado porque el método comprende,
además, las operaciones de:
- transmitir un patrón de sincronización desde
la estación principal (110) al grupo (101-105) de
estaciones remotas durante un primer período de tiempo (250) para
establecer una referencia de tiempo común (200) en cada estación
remota (101-105), dividiéndose un segundo período de
tiempo (260) en respectivos sub-intervalos de
tiempo (201-205), cuyos
sub-intervalos de tiempo respectivos
(201-205) son asignados a las respectivas
estaciones remotas (101-105) y cada uno de cuyos
respectivos sub-intervalos de tiempo
(201-205) guarda una relación fija con la
referencia de tiempo común (200);
- realizar la transmisión de datos durante un
tercer período de tiempo (270); intercambiándose el tren de
impulsos de energía durante el sub-intervalo de
tiempo (201) que ha sido asignado a dicha al menos una estación
remota (101).
2. Un método como se ha reivindicado en la
reivindicación 1, en el que el tren de impulsos de energía
comprende, como máximo, dos bits.
3. Un método como se ha reivindicado en la
reivindicación 1 o en la reivindicación 2, en el que la operación
de intercambio comprende un paso secundario que consiste en
transmitir el tren de impulsos de energía desde la estación
principal (110) a dicha al menos una estación remota (101).
4. Un método como se ha reivindicado en la
reivindicación 3, en el que la transmisión de datos se realiza
desde la estación principal (110) a dicha al menos una estación
remota (101).
5. Un método como se ha reivindicado en la
reivindicación 1 o la reivindicación 2, en el que la operación de
intercambio comprende un paso secundario que consiste en transmitir
el tren de impulsos de energía desde dicha al menos una estación
remota (101) a la estación principal (110).
6. Un método como se ha reivindicado en la
reivindicación 5, en el que la operación de transmisión de datos se
realiza desde dicha al menos una estación remota (101) hacia la
estación principal (110).
7. Una estación principal (110) para la
transmisión de datos entre la estación principal (110) y, al menos,
una estación remota (101) de un grupo (101-105) de
estaciones remotas, y que comprende:
- medios para intercambiar un tren de impulsos
de energía entre la estación principal (110) y dicha al menos una
estación remota (101);
caracterizada porque la estación
principal (110) comprende, además:
- medios para transmitir un patrón de
sincronización al grupo (101-105) de estaciones
remotas durante un primer período de tiempo (250) para establecer
una referencia de tiempo común (200) en cada estación remota
(101-105), dividiéndose un segundo período de
tiempo (260) en respectivos sub-intervalos de tiempo
(201-205), cuyos sub-intervalos de
tiempo respectivos (201-205) son asignados a las
respectivas estaciones remotas (101-105) y cada uno
de cuyos respectivos sub-intervalos de tiempo
(201-205) guarda una relación fija con la referencia
de tiempo común (200);
- medios para realizar la transmisión de datos
durante un tercer período de tiempo (270); intercambiándose el tren
de impulsos de energía durante el sub-intervalo de
tiempo (201) que ha sido asignado a dicha al menos una estación
remota (10).
8. Una estación principal (110) como se
reivindica en la reivindicación 7, en la que el tren de impulsos de
energía comprende, como máximo, dos bits.
9. Una estación principal (110) como se
reivindica en la reivindicación 7 o la reivindicación 8, en la que
los medios de intercambio comprenden medios para transmitir el tren
de impulsos de energía a dicha al menos una estación remota
(101).
10. Una estación principal (110) como se
reivindica en la reivindicación 9, en la que los medios para
realizar la transmisión comprenden medios para transmitir los datos
a dicha al menos una estación remota (101).
11. Una estación principal (110) como se
reivindica en la reivindicación 7 o en la reivindicación 8, en la
que los medios de intercambio comprenden medios para recibir el tren
de impulsos de energía desde dicha al menos una estación remota
(101).
12. Una estación principal (110) como se
reivindica en la reivindicación 11, en la que los medios para
realizar la transmisión comprenden medios para recibir los datos
procedentes de dicha al menos una estación remota (101).
13. Una estación remota (101) para la
transmisión de datos entre una estación principal (110) y la
estación remota (101), y que comprende:
- medios para intercambiar un tren de impulsos
de energía entre la estación principal (110) y la estación remota
(101);
caracterizada porque la estación remota
(101) comprende, además:
- medios para recibir un patrón de
sincronización desde la estación principal (110) durante un primer
período de tiempo (250) para establecer una referencia de tiempo
común (200) en la estación remota (101), dividiéndose un segundo
período de tiempo (260) en respectivos
sub-intervalos de tiempo (201-205),
cuyos sub-intervalos de tiempo respectivos
(201-205) son asignados a respectivas estaciones
remotas (101-105) y cada uno de cuyos respectivos
sub-intervalos de tiempo (201-205)
guarda una relación fija con la referencia de tiempo común
(200);
- medios para realizar la transmisión de datos
durante un tercer período de tiempo (270); intercambiándose el tren
de impulsos de energía durante el sub-intervalo de
tiempo (201) que ha sido asignado a la estación remota (101).
14. Una estación remota (101) como se reivindica
en la reivindicación 13, en la que el tren de impulsos de energía
comprende, como máximo, dos bits.
15. Una estación remota (101) como se reivindica
en la reivindicación 13 o en la reivindicación 14, en la que los
medios de intercambio comprenden medios para recibir el tren de
impulsos de energía procedente de la estación principal (110).
16. Una estación remota (101) como se reivindica
en la reivindicación 15, en la que los medios para realizar la
transmisión comprenden medios para recibir los datos procedentes de
la estación principal (110).
17. Una estación remota (101) como se reivindica
en la reivindicación 13 o la reivindicación 14, en la que los
medios de intercambio comprenden medios para transmitir el tren de
impulsos de energía a la estación principal (110).
18. Una estación remota (101) como se reivindica
en la reivindicación 17, en la que los medios para realizar la
transmisión comprenden medios para transmitir los datos a la
estación principal (110).
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