ES2286443T3 - Unidad central, unidad secundaria y procedimiento de comunicacion. - Google Patents
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Abstract
Unidad central para comunicar con una pluralidad de unidades secundarias con las siguientes características: un emisor (12) para enviar una sucesión de multitramas; y un procesador (14) para generar la sucesión de multitramas, presentando las multitramas de la sucesión de multitramas una trama (32) de control en cada caso y una pluralidad de tramas (33) útiles, presentando la trama de control de una multitrama (40) actual información sobre una asignación de la pluralidad de tramas útiles a la pluralidad de unidades secundarias e información de modo de reposo para la pluralidad de unidades secundarias, refiriéndose la información de modo de reposo a una duración de tiempo en la que las unidades (BSU1) secundarias deben estar en cada caso en un modo de reposo, comprendiendo la duración de tiempo al menos una multitrama (41) que sigue a la multitrama (40) actual, estando incluida la información de modo de reposo exclusivamente en la trama de control y no en la pluralidad de tramas útiles, estando configurada la unidad central para indicar a al menos una unidad secundaria mediante la información de modo de reposo en la trama de control durante cuánto tiempo la misma puede ir al modo de reposo.
Description
Unidad central, unidad secundaria y
procedimiento de comunicación.
La presente invención se refiere a una
comunicación entre una unidad central y una unidad secundaria, a una
unidad central prevista para ello y a una unidad secundaria
prevista para ello y especialmente a una comunicación mediante una
red de radio próxima a un cuerpo (BAN; "body area network", red
de área corporal).
En una red de radio próxima a un cuerpo,
sensores descentralizados para captar parámetros vitales, tales
como, por ejemplo, temperatura, presión sanguínea, desviación de
electrocardiograma, etc. se comunican con una unidad central.
En una red de radio próxima a un cuerpo deberían
existir varias unidades de sensores. En una estación central
debería realizarse una visualización, un procesamiento y una
retransmisión de los datos de manera inalámbrica o por cable.
Especialmente en las redes de radio próximas a
un cuerpo, y en general en cualquier red de radio, se desea que el
sistema y especialmente la unidad de sensor remota tengan un consumo
de corriente lo más reducido posible.
Para ello existen en el estado de la técnica
diferentes posibilidades. En los sistemas DECT (DECT = "digital
enhanced cordless telephone", teléfono inalámbrico mejorado
digital) existen únicamente modos de ahorro de corriente
controlados localmente. Esto significa que un terminal móvil DECT
sin actividad local pasa al modo de ahorro de corriente. Debido al
hecho de que el DECT funciona con una orientación de conexión,
también es necesaria una conexión de radio con operaciones de
emisión/recepción cuando no se transmiten datos útiles. Esto
significa, en otras palabras, que el emisor/receptor del terminal
móvil DECT, al existir una conexión, no puede pasar a un modo de
ahorro de corriente, ya que incluso en el caso de ausencia de
actividad por ejemplo de un sensor corporal, debe cumplir no
obstante tareas de señalización. Una ausencia de actividad local
sólo ocurre entonces cuando la conexión se interrumpe.
En el caso de la técnica WLAN (WLAN =
"Wireless Local Area Network", red de área local inalámbrica)
se emplea una transmisión de mensajes basada en paquetes. Esto
significa que los aparatos de recepción WLAN deben estar en estado
de recepción mucho tiempo ya que los paquetes de recepción pueden
llegar en cualquier momento.
Con hiper-LAN 2 existe un canal
de control propio mediante el que un maestro señaliza cuándo un
aparato esclavo debe tener fases de emisión y/o de recepción.
En el caso del Bluetooth, los esclavos disponen
de modos de ahorro de corriente, en los que su actividad se reduce.
Sólo es posible llamar individualmente al esclavo y un paso de los
esclavos individuales al modo de ahorro de corriente a través de un
canal de señalización lógico. Dado que Bluetooth no es un sistema
orientado a la conexión, los esclavos deben recibir primero
paquetes de datos para después poder establecer si un paquete de
datos estaba previsto para un esclavo especial, para determinar a
partir de ello si el esclavo debe o no pasar a un modo de ahorro de
corriente.
En todos los conceptos descritos resulta
desventajoso que la señalización de información de modo en reposo
sea problemática para diferentes unidades secundarias, ya que los
esclavos o bien sólo se llaman individualmente o bien, por otro
lado, debido a la transmisión de datos orientada a la conexión y
debido a la transmisión de datos asociada a paquetes, deben mostrar
no obstante una actividad de emisión/recepción considerable, para
poder establecer incluso si deben pasar o no a un modo de reposo. En
el caso de una red orientada a la conexión, no es posible una
desconexión total del receptor porque esto se interpretaría por
ejemplo por una unidad central DECT como darse de baja.
Además existe un problema en el sentido de que,
como en el caso del Bluetooth, un paso de un aparato esclavo a un
modo de ahorro de corriente, es decir, una desconexión de su
receptor, lleva a que el aparato esclavo en el modo de ahorro de
corriente no esté en disposición de proporcionar un mensaje de
emergencia, ya que la unidad central no está preparada para una
recepción de este aparato esclavo. Especialmente para redes de
radio próximas a un cuerpo en las que los sensores y accionadores
están previstos para la captación de o para influir en parámetros
vitales, no es posible una función de emergencia de este tipo, a
pesar del modo de reposo activado.
Otra desventaja por ejemplo del Bluetooth es que
es necesario un canal de señalización propio para cada aparato
esclavo, con lo que un aparato esclavo debe recibir al menos un
enlace descendente, es decir, un envío desde la unidad central al
aparato esclavo, para establecer si este paquete estaba pensado
también realmente para el presente aparato secundario. Todos los
aparatos esclavos deben por tanto recibir todos los paquetes de
datos del canal de señalización, aunque estos paquetes de datos sólo
estén dirigidos a aparatos esclavos individuales.
El documento EP 0 615 364 A1 da a conocer un
sistema de comunicación de datos inalámbrico con una función de
ahorro de potencia. Una unidad central envía a intervalos regulares
un denominado mensaje TIM y, opcionalmente, entre dos mensajes TIM,
señales de interrupción de datos, que señalizan un funcionamiento de
emisión desde la unidad central a una estación. Si una estación no
es llamada en un mensaje TIM, entonces deduce que en este intervalo
TIM puede pasar al modo de ahorro de potencia. Si una estación
obtiene un mensaje de que debe pasar en un intervalo TIM al modo de
reposo, entonces se desconecta tras la recepción de la señal TIM y
se activa de nuevo, en respuesta a un reloj ajustado de manera
correspondiente contenido en el mismo, poco antes de la recepción
de una señal siguiente, para obtener en ella información de si en el
siguiente intervalo TIM puede volver a pasar al modo de ahorro de
potencia o no.
El documento de patente estadounidense nº
5.767.791 muestra una conexión de potencia baja y un procedimiento
para crear un bloqueo de frecuencia rápido en un aparato de
comunicación inalámbrico. Especialmente, una unidad central
funciona con varias unidades secundarias, estando las unidades
secundarias soportadas por un paciente y enviando su información a
la unidad central. La comunicación tiene lugar dentro de una
estructura de multitrama, comprendiendo una multitrama dos tramas
de enlace descendente y varias tramas de enlace ascendente, así como
una trama de requisito de red especial (Net Req.). Cada unidad
secundaria pasa al modo de reposo en cuanto finaliza su transmisión
de mensajes.
El documento WO 01/69859 A1 da a conocer un
perfeccionamiento de la norma Hiperlan Tipo 2, en la que las
unidades secundarias informan, a través de un canal propio de la
unidad central, que quieren pasar al modo de reposo. Además, las
unidades secundarias proponen una duración del modo de reposo para
el intervalo de reposo. La unidad central obtiene la señal de
petición de modo de reposo, decide el tiempo de inicio y la duración
el reposo y envía entonces una señal de reserva de reposo a la
unidad secundaria, que muestra el tiempo de inicio en el que la
unidad secundaria debe pasar al modo de reposo. Además, la unidad
central envía la duración del reposo o duración en el tiempo a la
unidad secundaria, que debe permanecer en el modo de reposo antes de
que la unidad secundaria deba volver a despertarse para controlar
la sección BCCH de una trama MAC, para descubrir si hay datos para
la unidad secundaria.
El objetivo de la presente invención consiste en
crear un concepto más eficaz para la comunicación entre una unidad
central y una unidad secundaria.
Este objetivo se consigue mediante una unidad
central según la reivindicación 1 de patente, una unidad secundaria
según la reivindicación 17 de patente, un procedimiento para la
comunicación entre una unidad central y una unidad secundaria según
la reivindicación 25 de patente o un procedimiento para la
comunicación entre una unidad secundaria y una unidad central según
la reivindicación 26 de patente.
La presente invención se basa en el conocimiento
de que puede realizarse una señalización que permite un ahorro de
corriente eficaz y considerable empleando una estructura multitrama,
presentando cada multitrama una trama de control y al menos una
trama útil. Los datos enviados por la unidad central están por tanto
estructurados en multitramas en el sentido de una multiplexación en
el tiempo, de modo que una multitrama empieza con una trama de
control, en la que a cada unidad secundaria existente puede
asignársele información de modo de ahorro de corriente, si estas
unidades secundarias deben pasar a un modo de ahorro de corriente
dentro de la multitrama actual o una siguiente. Además, en la trama
de control se señaliza qué trama útil de la multitrama está prevista
para qué unidad secundaria para qué comunicación, por ejemplo una
comunicación de enlace ascendente, es decir, desde la unidad
secundaria a la unidad central, o una comunicación de enlace
descendente, es decir desde la unidad central a la unidad
secundaria.
Preferiblemente, para el control de la capacidad
de transmisión activo en la trama de control puede señalizarse que
una unidad central dentro de la multitrama en cuestión reciba más de
una asignación de trama útil de enlace ascendente, para poder
transmitir una mayor cantidad de datos que otra unidad secundaria a
la unidad central.
La multitrama está además configurada de manera
que comprende una trama libre, es decir, una trama en la que el
receptor de la unidad central está en disposición de recibir, y a la
que no se le ha asignado ninguna unidad secundaria para la
transmisión de datos útiles. Esta trama libre o "random frame"
sirve para poder acceder a nuevas unidades secundarias
independientemente. Además, esta trama libre permite que una unidad
secundaria, a pesar del hecho de que se haya "enviado" en el
modo de ahorro de corriente, pueda enviar un mensaje de emergencia
a la unidad central, cuando se cumplen determinadas condiciones de
emergencia, definidas localmente en la unidad secundaria.
La presente invención es ventajosa en el sentido
de que un control de actividad de red transparente y eficaz es
posible empleando una estructura de multitrama en la que una trama
de control precede a una pluralidad de tramas útiles, en la que
además está presente preferiblemente una trama libre en cada o al
menos en algunas multitramas de la sucesión de multitramas para
poder posibilitar una disponibilidad de recepción de la unidad
central para mensajes de emergencia, por un lado, y para nuevas
altas de unidades secundarias, por otro lado, con un esfuerzo
previsible.
Una ventaja adicional de la presente invención
consiste en que la trama de control es de tal naturaleza que
permite una distribución de recursos de red flexible de multitrama a
multitrama, asignando más o menos tramas útiles de multitrama a
multitrama a una unidad secundaria.
Una ventaja adicional de la presente invención
consiste en que es posible una señalización eficaz de información
de modo de reposo. Todas las unidades secundarias que no están en el
modo de reposo deben recibir únicamente las tramas de control. Si
establecen que pueden pasar a un modo de reposo, entonces puede
tener lugar inmediatamente, es decir antes de la recepción de
tramas útiles adicionales, una desactivación del receptor y, dado el
caso, también del emisor, y concretamente durante un periodo de
tiempo que se señaliza en la trama de control preferiblemente como
un número de multitramas sucesivas.
\newpage
Una ventaja adicional de la presente invención
consiste en que, además del hecho de que es posible una activación
del modo de reposo rápida y con poco esfuerzo, también puede
operarse en el modo de emisión/recepción de manera que se ahorre
potencia, porque un emisor sólo necesita estar activo en la trama
útil de la multitrama en la que debe emitir la unidad secundaria, y
porque naturalmente también el receptor de la unidad secundaria
sólo necesita estar listo para la recepción en la unidad secundaria,
y por tanto consume corriente, en las tramas útiles en las que la
unidad central quiere enviar datos a la unidad secundaria en
cuestión. De qué tramas se trata, se señaliza absolutamente por la
trama de control.
Una ventaja adicional de la presente invención
consiste en que las unidades secundarias que, por ejemplo, se han
dispuesto en el modo de reposo para un número determinado de
multitramas, entretanto, incluso cuando están en el modo de reposo,
no deben emplear ninguna disponibilidad de recepción y, con ello,
ninguna corriente necesaria para ello, porque la información
necesaria para un funcionamiento tras el tiempo de modo de reposo
está contenida en la multitrama entonces siguiente, es decir la
multitrama siguiente al tiempo de modo de reposo, y concretamente
en la trama de control de la multitrama que aparece entonces.
Una ventaja adicional de la presente invención
consiste en que en la trama de control para una multitrama puede
señalizarse también información de modo de reposo para dos o más
unidades secundarias "al mismo tiempo", y en que especialmente
cada unidad secundaria mediante la información de modo de reposo en
la trama de control de una multitrama actual puede ponerse en el
modo de reposo durante un periodo de tiempo, que preferiblemente es
más largo que una multitrama. Sin embargo, incluso cuando se dispone
de un periodo de tiempo igual que una multitrama como tiempo de
reposo en la trama de control de la multitrama actual, una unidad
secundaria puede finalizar sus actividades directamente tras la
recepción de la trama de control inmediatamente hasta el inicio de
la siguiente multitrama, en la que se encuentra la trama de control
de la misma, para ahorrar la mayor cantidad de corriente posible.
Una unidad secundaria no debe por tanto estar lista para la
recepción durante por ejemplo, toda una multitrama, para establecer
si se señaliza un modo de reposo para la misma, sino sólo hasta la
recepción y la decodificación de la trama de control de la
multitrama actual.
Ejemplos de realización preferidos de la
presente invención se explican detalladamente a continuación
teniendo en cuenta los dibujos adjuntos. Muestran:
la figura 1, un diagrama de bloques de una
unidad central según la invención;
la figura 2, un diagrama de bloques de una
unidad secundaria según la invención;
la figura 3, una representación esquemática de
una multitrama con una trama de control (SR), varias tramas útiles
(DL1, UL1, DL2, DL2, UL2) y una trama libre (FR); y
la figura 4, una representación esquemática de
una sucesión de multitramas, en la que se envían unidades
secundarias durante tiempos diferentes en un modo de reposo.
Una unidad central según la invención, tal como
se muestra en la figura 1, comprende un emisor 12 para enviar una
sucesión multitramas, un procesador 14 para crear la sucesión de
multitramas y, preferiblemente, cuando existe una comunicación
bidireccional, un receptor 16 para recibir datos de unidades
secundarias, en la que especialmente se considera el caso de una
línea de radio inalámbrica entre la unidad central y una unidad
secundaria, tal como se simboliza mediante una antena 18 en la
figura 1. Sin embargo, se indica que la presente invención también
puede aplicarse a sistemas de comunicación unidos por cable.
El procesador 14 está configurado para crear una
sucesión de multitramas y para transmitirlas al emisor 12,
presentando una multitrama de la sucesión de multitramas una trama
(SR) de control y al menos una trama (NR) útil, presentando la
trama de control información de modo de reposo para la una o varias
unidades secundarias, indicando la información de modo de reposo un
periodo de tiempo en el que la al menos una unidad secundaria debe
estar en un modo de reposo. El periodo de tiempo es al menos tan
grande como la duración de tiempo de las tramas útiles en la
multitrama actualmente en cuestión o preferiblemente 2, 3,..., n
veces una multitrama. Con ello puede señalizarse de manera sencilla
cuántas multitramas deben estar en el modo de reposo una unidad
secundaria.
El procesador 14 de la unidad central de la
figura 1 según la invención está configurado además para comprender,
en el caso en el que a la unidad central estén asociadas varias
unidades secundarias, información de modo de control para las
diferentes unidades secundarias, en la que la información de modo de
control debe indicar individualmente por ejemplo la tasa de
transferencia de datos, el retardo, una protección frente a errores,
un cifrado, etc. a determinadas unidades secundarias.
La trama de control comprende además, cuando se
desee, información de modo de reposo para varias de las unidades
secundarias asociadas a la unidad central, que son necesarias en la
multitrama actual, de tal manera que la información de modo de
reposo está contenida, para una gran cantidad de unidades
secundarias, exclusivamente en la trama de control y no en la
cantidad considerada de tramas útiles. Con ello todas las unidades
secundarias saben siempre con precisión que la información de modo
de reposo sólo puede aparecer en la trama de control. Esto tiene
dos ventajas. La primera ventaja consiste en que las unidades
secundarias, a las que se ha señalizado un modo de reposo, pueden
pasar al modo de reposo inmediatamente tras la recepción de la trama
de control y ahorrar una cantidad máxima de corriente, o en que las
unidades secundarias, a las que no se ha asignado ninguna
información de modo de reposo, saben con precisión cuándo se les ha
asignado una trama útil para la recepción o para la emisión, de tal
manera que éstas aún en el periodo de tiempo en el que deben reposar
a su trama útil, también pueden pasar a un modo de reposo o, en
caso de que el tiempo para ello sea demasiado corto, pueden bajar
al menos su actividad, para ahorrar corriente.
Se indica que una trama de control no sólo puede
comprender información de reposo para una unidad secundaria de que
ésta, por ejemplo, debe ponerse en reposo en la siguiente
multitrama, sino también información de control para la multitrama
actual. Así, una trama de control puede señalizar por ejemplo a la
unidad secundaria que ésta tiene en la segunda trama útil una trama
de enlace ascendente, es decir, que puede enviar datos a la unidad
central, y que en la quinta trama útil tiene una trama de enlace
descendente, en la que tiene que esperar datos de la unidad
central. La trama de control puede señalizar además que la unidad
secundaria debe ponerse en reposo en la siguiente multitrama.
El procesador 14 de la figura 1 está configurado
además para asignar diferentes tramas útiles para diferentes
direcciones de comunicación de tal manera que, a parte de la trama
libre, se consigue una comunicación segura sin colisiones con un
esfuerzo de señalización mínimo.
La asignación de diferentes números de tramas
útiles a diferentes unidades secundarias, además de la posibilidad
de la señalización selectiva de un modo de reposo en una multitrama,
proporciona una posibilidad en el sentido de que se cumplen las
diferentes exigencias de tasa de transferencia de datos que se dan
especialmente en una red próxima a un cuerpo. Mientras que podría
ser deseable una transmisión de datos de electrocardiograma lo más
continua posible desde una unidad secundaria de electrocardiograma a
la unidad central, no es necesaria una transmisión tan frecuente de
la temperatura corporal desde una unidad secundaria de temperatura a
la unidad central. Si la temperatura sólo es necesaria raras veces,
la unidad secundaria de temperatura puede ponerse a través del modo
de reposo siempre en un estado de reposo un determinado número de
multitramas, para no consumir nada de potencia. Con esto se
garantiza que una unidad secundaria de este tipo pueda alimentarse
incluso con una batería menos potente por ejemplo, o incluso pueda
funcionar sin batería, si está configurada de tal manera que puede
tomar su potencia de emisión de un campo de radio externo.
Incluso cuando la unidad secundaria de
temperatura no está en el modo de reposo, necesita sin embargo poca
capacidad de transmisión para la transmisión de un valor de
temperatura. Esta situación puede cumplirse asignando a la unidad
secundaria de temperatura únicamente una trama útil para la
transmisión a la unidad de emisión, mientras que, por ejemplo, a
una unidad secundaria de electrocardiograma se le asignan varias
tramas útiles en una multitrama.
Lo mismo se aplica para una comunicación desde
la unidad central a la unidad secundaria. Normalmente, en el caso
en el que las unidades secundarias comprendan sensores, una
necesidad de comunicación desde la unidad central a la unidad
secundaria será relativamente baja, por ejemplo para ajustar
determinados parámetros de la unidad secundaria, tales como, por
ejemplo, precisión de la medición, frecuencia de medición, etc. Esta
situación puede cumplirse a su vez seleccionando la longitud de una
trama útil relativamente corta y asignando para la transmisión de
datos desde una unidad secundaria a la unidad central varias tramas
útiles, mientras que para una transmisión de datos desde la unidad
central a la unidad secundaria sólo se asigna una única trama
útil.
La figura 2 muestra una unidad secundaria, que
es adecuada para la comunicación con una unidad central como la
representada en la figura 1. La unidad secundaria comprende un
receptor 22, para recibir una trama de control de una multitrama.
La unidad secundaria comprende además un procesador 24 para obtener
la trama de control recibida por el receptor 22 y para extraer la
información de modo de reposo determinada para la unidad secundaria
en la trama de control. El procesador 24 está previsto además para
desactivar el receptor durante el periodo de tiempo que se indica
por la información de modo de reposo, para reducir un consumo de
energía de la unidad secundaria con respecto a un funcionamiento
con el receptor activado. Contenido directamente en la unidad
secundaria o, tal como se muestra en la figura 2, como dispositivo
externo, la unidad secundaria puede tener asignado un sensor y/o
accionador 26, cuyos datos pueden almacenarse en el procesador 24,
para transmitirse mediante un emisor 28 desde la unidad secundaria
de la figura 2 a la unidad central de la figura 1, por ejemplo
mediante una antena 30.
Cuando la unidad secundaria recibe una trama de
control de una multitrama, entonces el procesador 24 puede examinar
la información de modo de reposo en la trama de control para
establecer si para la unidad secundaria actual está contenida
información de modo de reposo en la trama de control. Si este es el
caso, entonces el procesador 24 apagará el receptor 22, ya que de
todos modos en el periodo de tiempo definido por la información de
modo de reposo, que comprende preferiblemente una pluralidad de
multitramas, no se transmite de todos modos ninguna información más
a la unidad secundaria actualmente en cuestión. El procesador 24
desconectará además también el emisor 28, ya que en el tiempo en el
que la unidad secundaria debe estar en el modo de reposo, tampoco
se esperan datos desde la unidad central, es decir tampoco deben
enviarse datos en caso de existir un funcionamiento normal. El
procesador 24 también puede ponerse a sí mismo en un modo de ahorro,
en el que sólo debe realizar un control del tiempo, para volver
entonces a un estado activo cuando haya transcurrido el periodo de
tiempo de modo de reposo. Según el ejemplo de realización, el
procesador 24 puede, en el caso en el que la unidad secundaria deba
ponerse en un modo de reposo, desactivar totalmente el sensor 26. La
unidad secundaria se pone por tanto en su totalidad en un modo de
ahorro de energía, que consiste en que el procesador tiene tan sólo
una función de medición del tiempo para establecer cuándo ha pasado
de nuevo el periodo de tiempo del modo de reposo.
\newpage
En un ejemplo de realización preferido de la
presente invención, la multitrama que se envía por la unidad
central contiene sin embargo una trama libre o también "random
frame". Esta trama está prevista para que una unidad secundaria
que está en el modo de reposo también pueda transmitir información
de emergencia a la unidad central. Para eso se prefiere que el
procesador 24 no apague totalmente el sensor 26, sino que lo ponga
en un modo de control de emergencia, que puede ser igual al
funcionamiento normal del sensor/accionador 26. Esto significa que
el sensor/accionador 26 es independiente de si la unidad secundaria
está o no en el modo de reposo, registra datos o actúa de manera
permanente. Además, el procesador 24 está también en un estado de
actividad tal que si bien no mantiene activa su interfaz con el
emisor y el receptor, mantiene activa su interfaz hacia el
sensor/accionador 26, para controlar permanentemente los datos de
salida del sensor/accionador, para por ejemplo con ayuda de umbrales
de emergencia predeterminados reconocer si existe una emergencia o
no. Si el procesador 24 reconoce una emergencia, por ejemplo una
variación fuerte en el electrocardiograma de un paciente o un
aumento fuerte de la temperatura en un tiempo determinado, entonces
el procesador 24 activará el emisor 28 para transmitir a la unidad
central en una trama libre datos que indican la emergencia. Este
modo de proceder es suficiente cuando la longitud de multitrama es
constante, y cuando el dispositivo de medición del tiempo de la
unidad secundaria es suficientemente preciso para poder calcular
automáticamente las tramas libres. Si este no es el caso, tal como
por ejemplo porque el patrón de tiempo en la unidad secundaria no
es especialmente de calidad, o cuando se emplea una longitud de
multitrama no constante, entonces el procesador 24 también activa
el receptor 22 en una situación de emergencia para recibir una trama
de control y, a partir de la trama de control, dado el caso
empleando la longitud de la multitrama actual, determinar el inicio
de una trama libre para entonces poder proporcionar en esta trama
libre, mensajes de emergencia a la unidad central.
Para captar emergencias no es necesaria a menudo
toda la cantidad de datos que se captan en un funcionamiento normal
por un sensor y/o un accionador. Por tanto, el procesador 24 puede
estar configurado también para hacer funcionar el sensor/accionador
en un modo de funcionamiento de emergencia, cuando la unidad
secundaria está en el modo de reposo. En un modo de funcionamiento
de emergencia de este tipo, el sensor puede, por ejemplo estar
dispuesto para captar una temperatura sólo cada minuto en lugar de
cada segundo, etc. Todos los modos de emergencia están previstos
para ahorrar corriente, para que las baterías en la unidad
secundaria puedan mantenerse lo más pequeñas posible, o para que
pueda prescindirse totalmente de baterías, cuando la potencia del
campo de radio, por ejemplo de la unidad central, es suficiente para
garantizar un funcionamiento seguro de la unidad secundaria.
Especialmente en aplicaciones de la presente
invención para redes de radio próximas a un cuerpo es esencial que
los sensores y por tanto sus baterías o suministro de potencia se
mantengan lo más pequeños posible, porque estos sensores también
pueden ser sensores implantados en una persona, tal como por ejemplo
un marcapasos de corazón o un control de audífono, que aunque no
está implantado, debe llevarse muy próximo al cuerpo.
La figura 3 muestra un diagrama de tiempo para
representar una multitrama. En el sistema esquematizado en la
figura 3 existe una unidad central que se designa también como BCU
(BCU = "Body Control Unit", unidad de control corporal).
Además existe una primera unidad BSU_{1} secundaria y una segunda
unidad BSU_{2} secundaria, en las que "BSU" significa unidad
de sensor corporal. En la figura 3 se muestra además un escenario en
el que normalmente están registradas dos unidades BSU_{1},
BSU_{2} secundarias en la unidad central (BCU), y en el que
podría darse de alta una unidad (BSU_{nueva}) secundaria adicional
en la red de radio próxima a un cuerpo. La multitrama mostrada en
la figura 3 comprende una trama 32 de control así como 15 tramas
útiles, designándose una trama útil con el número "1" con la
referencia 33. En la trama 32 de control se incluye tanto
información para la unidad BSU_{1} secundaria como información
para la unidad BSU_{2} secundaria, tal como se representa
mediante flechas 35. Esta información es información de modo de
reposo, y en el caso mostrado en la figura 3, en el que ambas
unidades en la multitrama están activas, también información para la
asignación de las tramas útiles. Una trama útil es o bien una trama
de enlace descendente (DL) o bien una trama de enlace ascendente
(UL), aparte de una trama 34 libre (FR), que está prevista para que
pueda darse de alta por ejemplo una nueva unidad (BSU_{nueva})
secundaria en la unidad central. En el ejemplo de realización
mostrado en este caso, la multitrama está configurada de tal manera
que siempre una trama útil predeterminada, por ejemplo la octava,
en la secuencia de tramas en una multitrama es una trama libre,
mientras que la trama útil cero es la trama de control, y las demás
tramas útiles 1 a 7 y 9 a 15 son igualmente tramas útiles que son
adecuadas para un funcionamiento de enlace ascendente o de enlace
descendente.
La trama 32 de control de la multitrama en
cuestión en la figura 3 está configurada de tal manera que comunica
a la unidad BSU_{1} secundaria que en la trama útil nº 1 obtiene
datos desde la unidad central y que en la trama nº 2 puede enviar
datos a la unidad central. En la trama 32 de control se señaliza a
la unidad BSU_{2} secundaria que debe obtener en la trama útil 3
y 4 datos desde la unidad central, y que en la trama 15 útil puede
enviar datos a la unidad central. Ambas unidades BSU_{1} y
BSU_{2} secundarias saben tras la lectura de la información de
control con precisión, que aparte de las tramas útiles, que están
definidas en la trama de control, no deben enviarse ni recibirse
datos, a menos que se produzca una emergencia. Esto significa que
la unidad BSU_{1} secundaria puede desactivarse sin problemas para
las tramas 3 a 25 útiles, para ahorrar corriente. Además, la unidad
BSU_{2} secundaria puede desactivarse igualmente para las tramas
1, 2, 5 a 14 útiles para ahorrar corriente.
Especialmente en el campo de la medicina existe
a menudo el deseo de introducir sensores adicionales. Esto este
debe ser posible sin que la unidad central deba apagarse o deba
interferirse en su funcionamiento, ya que las unidades secundarias
que ya están presentes captan posiblemente datos importantes. Para
posibilitar esto puede emplearse también la trama 34 libre, que
está disponible también en cualquier caso para mensajes de
emergencia de las unidades secundarias ya dadas de alta. Para darse
de alta en la unidad central, la unidad BSU_{nueva} secundaria
adicional en el sistema según la invención debe suministrar una
sincronización con la transmisión de multitramas para, por ejemplo,
determinar la trama 32 de control. Normalmente la unidad secundaria
añadida adicionalmente debe estar ajustada previamente para saber
que la octava trama útil siempre está en una multitrama de la trama
libre en la que la unidad central está ajustada en un funcionamiento
de enlace ascendente. Cuando por tanto la unidad BSU_{nueva}
secundaria adicional ha detectado la trama 32 de control, entonces
espera todavía siete tramas útiles para después en la octava trama
útil comunicar a la trama 34 libre su protocolo de alta en la
unidad central.
En la figura 4 se muestra una sucesión de
multitramas 40 a 44. Cada multitrama comprende una trama (SR) 32 de
control así como una pluralidad de tramas (NR) útiles. Además en la
figura 4 se muestra el caso en el que solamente están dadas de alta
dos unidades secundarias, aunque el número de las unidades
secundarias que están registradas en una unidad central es en
principio arbitrario, siempre que la capacidad de procesador y de
memoria de la unidad central sea suficiente para ello. En la trama
32 de control de la multitrama 40 de orden 0 de la figura 4 está
incluida información de modo de reposo tanto para la primera unidad
BSU_{1} secundaria como también para la segunda unidad BSU_{2}
secundaria. Tal como se muestra en la figura 4 a modo de ejemplo,
la información de modo de reposo significa para la primera unidad
secundaria que esta debe dormir la duración de una multitrama, y
concretamente la multitrama Nº1 siguiente que está también indicada
con 41 en la figura 4. Por tanto, la primera unidad BSU_{1}
secundaria no tiene en la multitrama 41 ningún receptor activo que
se muestra en general mediante una caja con líneas discontinuas.
En la información de modo de reposo para la
segunda unidad BSU_{2} secundaria en la trama 32 de control de la
multitrama 40 se efectúa que ésta debe estar en reposo durante tres
multitramas. La segunda unidad BSU_{2} secundaria por lo tanto
está en modo de reposo en las multitramas 41, 42 y 43.
Después de que para la primera unidad BSU_{1}
secundaria la duración de tiempo para el funcionamiento de modo de
reposo ha terminado al final de la primera multitrama 41, en la
segunda multitrama 42 el receptor de la primera unidad secundaria
se activa de nuevo para descodificar la trama SR de control de la
multitrama 42 en la que se dice que la primera unidad secundaria
debe enviar datos a la unidad BCU central en la trama NR_{1} útil
de orden i. Además la información de modo de reposo contiene la
indicación de que la primera unidad secundaria debe estar de nuevo
en el estado de reposo durante cuatro multitramas, por lo que en la
multitrama 43 y en la multitrama 44, que aún se muestran en la
figura 4, el receptor de la primera unidad BSU_{1} secundaria no
está activo.
Por el contrario se activa la segunda unidad
BSU_{2} secundaria después del transcurso de las tres multitramas
41, 42 y 43 de nuevo en la multitrama 44 para leer la trama SR de
control en la multitrama 44. En el ejemplo mostrado en este caso,
la trama de control de la multitrama 44 comprende la indicación de
que la segunda unidad BSU_{2} secundaria debe transmitir datos a
la unidad BCU central en la trama NR_{j} útil. La trama de
control de la multitrama 44 puede comprender entonces, dado el caso
de nuevo información de modo de reposo para la segunda unidad
secundaria.
El sistema según la invención es especialmente
adecuado para una red de radio próxima a un cuerpo en la que
sensores no centrales para captar parámetros vitales, tales como,
por ejemplo, temperatura, presión sanguínea, desviación de
electrocardiograma,...., comunican de manera inalámbrica con una
estación central.
La invención es ventajosa en el sentido de que
la unidad central para la red según la invención puede asignar la
capacidad de transmisión a las unidades de accionador/sensor
individuales de forma arbitraria, escribiendo la trama de control
de manera correspondiente.
Además, según la presente invención se define
una estructura de trama con multitramas periódica o no periódica.
Una multitrama comprende varias tramas, empleándose una trama de la
multitrama como trama de control, estando asignada la trama de
control de la unidad central de manera fija como enlace
descendente.
En la trama de control se asignan además las
tramas restantes de la multitrama a las unidades secundarias. Para
cada trama se fija para una unidad de accionador/sensor a la que se
llama la dirección de emisión (UL, DL) así como el tamaño de
paquete.
Además la unidad central determina previamente
para todas las unidades de accionador/sensor en la trama de control
qué unidad de accionador/sensor, durante cuánto tiempo, por ejemplo,
como número de multitramas puede ir a un modo de ahorro de
corriente.
Por tanto, la actividad de las unidades de
accionador/sensor, es decir, las unidades secundarias pueden
controlarse de manera exacta mediante la trama de control.
La trama 34 libre (figura 3) se mantiene libre
para accesos no planeados de las unidades de accionador/sensor.
Allí las nuevas unidades de accionador/sensor tienen la posibilidad
de darse de alta en la red de radio. Además, las unidades de
accionador/sensor tienen la posibilidad, a pesar de una inactividad
asignada, es decir cuando están en el modo de reposo, de
proporcionar mensajes de emergencia. El acceso a estas tramas se
realiza aleatoriamente o puede regularse mediante mecanismos
adicionales para evitar la colisión.
La trama de control puede disponer de una
identificación propia, tal como por ejemplo, una palabra de
sincronización. Por ello nuevas unidades de accionador/sensor o
unidades que han perdido la sincronización detectan fácilmente la
trama de control y se diferencian de las otras tramas útiles en la
multitrama, y especialmente se diferencian de las tramas de enlace
descendente en la multitrama.
La presente invención es ventajosa en el sentido
de que la calidad de transmisión (tasa de datos para enlace
ascendente/enlace descendente, retardo, protección frente a errores)
puede controlarse individualmente por la unidad central para cada
unidad de accionador/sensor. La capacidad de transmisión disponible
puede distribuirse de manera flexible, es decir, como enlace
ascendente/descendente simétrico o asimétrico.
Otra ventaja de la presente invención consiste
en que las unidades de accionador/sensor pueden estar inactivas
durante un tiempo máximo, es decir, en un estado de corriente con
consumo de corriente mínimo, dado que el funcionamiento de
emisión/recepción se controla de manera determinística empleando el
formato de multitrama y de la trama de control en la multitrama.
Las multitramas en las que una unidad secundaria está en el modo de
reposo no necesitan ni recibirse ni interpretarse.
Una ventaja adicional de la presente invención
consiste en que todas las unidades de accionador/sensor se
controlan conjuntamente en una trama de control por cada multitrama.
Con ello es necesario un gasto mínimo para el control de la
actividad de la red, y el control de la actividad de la red es
transparente para el personal de manejo y mantenimiento.
Además, una ventaja esencial de la presente
invención consiste en que debido a la trama 34 libre o bien, cuando
una multitrama recibe más tramas útiles, pueden ser posibles aún,
dado el caso, otras tramas libres por cada multitrama para mensajes
de emergencia o bien variaciones de configuración de red, por
ejemplo, añadiendo unidades secundarias adicionales.
Aunque anteriormente se han descrito longitudes
de multitrama periódicas pueden emplearse también multitramas no
periódicas. Además, el concepto según la invención puede emplearse
también en tareas fuera de la medicina, siendo especialmente
adecuado para tareas en las que deben procesarse tasas de datos de
diferente intensidad, y en las que un consumo mínimo de corriente
de las unidades de accionador/sensor o bien, dicho en general, de
las unidades secundarias es de gran importancia.
Claims (26)
1. Unidad central para comunicar con una
pluralidad de unidades secundarias con las siguientes
características:
un emisor (12) para enviar una sucesión de
multitramas; y
un procesador (14) para generar la sucesión de
multitramas, presentando las multitramas de la sucesión de
multitramas una trama (32) de control en cada caso y una pluralidad
de tramas (33) útiles, presentando la trama de control de una
multitrama (40) actual información sobre una asignación de la
pluralidad de tramas útiles a la pluralidad de unidades secundarias
e información de modo de reposo para la pluralidad de unidades
secundarias, refiriéndose la información de modo de reposo a una
duración de tiempo en la que las unidades (BSU1) secundarias deben
estar en cada caso en un modo de reposo, comprendiendo la duración
de tiempo al menos una multitrama (41) que sigue a la multitrama
(40) actual, estando incluida la información de modo de reposo
exclusivamente en la trama de control y no en la pluralidad de
tramas útiles, estando configurada la unidad central para indicar a
al menos una unidad secundaria mediante la información de modo de
reposo en la trama de control durante cuánto tiempo la misma puede
ir al modo de reposo.
2. Unidad central según la reivindicación 1, que
está prevista para la comunicación con una de las unidades
secundarias y otra adicional; en la que la trama de control
presenta primera información de modo de reposo para la una unidad
secundaria y segunda información de modo de reposo para la unidad
secundaria adicional.
3. Unidad central según la reivindicación 1 ó 2,
en la que una multitrama para cada unidad secundaria presenta una
trama útil de enlace descendente para una comunicación desde la
unidad central a la unidad secundaria y una trama útil de enlace
ascendente para una comunicación desde la unidad secundaria a la
unidad central, comprendiendo la trama (32) de control para cada
unidad secundaria información sobre qué trama útil en la multitrama
es una trama de enlace ascendente o una trama de enlace descendente
para cada unidad secundaria.
4. Unidad central según una de las
reivindicaciones anteriores, en la que la trama de control para una
comunicación desde la unidad secundaria a la unidad central
presenta un número de tramas útiles en la multitrama que está o
están asignadas a la unidad secundaria.
5. Unidad central según una de las
reivindicaciones anteriores, en la que la multitrama presenta
además al menos una trama (34) libre en la que un receptor de la
unidad central está activo, no estando asociada la trama (34) libre
a ninguna unidad secundaria especial de manera que la unidad central
está preparada para una recepción de un alta de una unidad
secundaria adicional todavía no registrada o de una llamada de
emergencia de una unidad secundaria desplazada al modo de reposo en
la trama libre.
6. Unidad central según una de las
reivindicaciones anteriores, que está configurada para una emisión
inalámbrica.
7. Unidad central según una de las
reivindicaciones anteriores, que está prevista para una red próxima
a un cuerpo, presentando la al menos una unidad secundaria un
sensor para captar parámetros vitales o un accionador para influir
directa o indirectamente en un parámetro vital.
8. Unidad central según una de las
reivindicaciones 1 a 7, en la que en la trama de control está
definida una cantidad de datos que ha de transmitirse en una trama
útil de la multitrama.
9. Unidad central según una de las
reivindicaciones anteriores, en la que la trama de control presenta
una identificación de trama de control que es conocida por la al
menos una unidad secundaria.
10. Unidad central según una de las
reivindicaciones anteriores, en la que tanto la trama de control
como también cada trama útil presentan en la multitrama una
longitud temporal predeterminada en cada caso.
11. Unidad central según la reivindicación 10,
en la que la longitud temporal predeterminada tanto de la trama de
control como también de cada trama útil es la misma.
12. Unidad central según una de las
reivindicaciones 1 a 11, en la que la trama de control presenta
información de ajuste para ajustar parámetros de un sensor y/o
accionador en la unidad secundaria.
13. Unidad central según una de las
reivindicaciones anteriores, que además presenta un receptor (16)
que no está activo en el momento del envío de la multitrama.
14. Unidad central según una de las
reivindicaciones 1 a 13, en la que la duración de tiempo es mayor
que la duración de tiempo de una multitrama.
15. Unidad central según una de las
reivindicaciones 1 a 14, en la que la información de modo de reposo
define un número de multitramas.
16. Unidad central según una de las
reivindicaciones 1 a 15, en la que la trama de control de la
multitrama está configurada de tal manera que en la multitrama en
la que una unidad secundaria está en el modo de reposo, la trama de
control no señaliza para esta unidad secundaria ninguna trama
útil.
17. Unidad secundaria para comunicar con una
unidad central a través de una sucesión de multitramas, presentando
una multitrama una trama de control y trama útil con las siguientes
características:
un receptor (22) para recibir una multitrama
(40) actual de la sucesión de multitramas, presentando la
multitrama (40) actual una trama de control y una pluralidad de
tramas útiles, presentando la trama de control información sobre una
asignación de la pluralidad de tramas útiles a la pluralidad de
unidades secundarias e información de modo de reposo para una o
varias unidades secundarias, estando predeterminada la información
de modo de reposo por la unidad central, y refiriéndose a una
duración de tiempo en la que las varias unidades secundarias deben
estar en un modo de reposo, comprendiendo la duración de tiempo al
menos una multitrama (41) que sigue a la multitrama (40) actual, y
pudiendo operar el receptor (22) únicamente cuando la unidad
secundaria no está en el modo de reposo, estando incluida la
información de modo de reposo exclusivamente en la trama de control
y no en la pluralidad de tramas útiles, y
un procesador (24) para interpretar información
de modo de reposo incluida para la unidad secundaria en la trama de
control de la multitrama (40) actual y para desactivar el receptor
(22) en la duración de tiempo que comprende al menos la multitrama
(41) que sigue a la multitrama (40) actual para reducir un consumo
de energía de la unidad secundaria frente a un funcionamiento con
receptor activado.
18. Unidad secundaria según la reivindicación
17, que presenta además las siguientes características:
un sensor y/o accionador (26) para captar datos
o bien para realizar una acción.
19. Unidad secundaria según la reivindicación
18, en la que el sensor y/o accionador (26) está activo en la
duración de tiempo para captar una llamada de emergencia, y en la
que el procesador (24) está configurado para activar el emisor (28)
dentro de la duración de tiempo, para transmitir un mensaje de
emergencia.
20. Unidad secundaria según la reivindicación
19, en la que la multitrama presenta una trama (34) libre, y en la
que el procesador está configurado para en el caso de una
emergencia activar el receptor (22) para captar una trama (34) libre
en una multitrama, y para activar el emisor (28) para transmitir el
mensaje de emergencia en la trama (34) libre captada.
21. Unidad secundaria según una de las
reivindicaciones 17 a 20, en la que el procesador está configurado
para extraer de la trama de control de la multitrama una o varias
tramas útiles en las que el receptor (22) está preparado para
recibir datos de la unidad central y en la que el emisor (28) está
preparado para enviar datos desde la unidad secundaria a la unidad
central.
22. Unidad secundaria según la reivindicación
21, en la que el receptor (22) y el emisor (28) están desactivados
en tramas útiles en las que no están preparados.
23. Unidad secundaria según una de las
reivindicaciones 18 a 22, en la que en la duración de tiempo el
accionador se desactiva completamente y el sensor se pone en un
modo de ahorro, estando configurado el modo de ahorro de manera que
puede captarse una situación de emergencia que sin embargo un
consumo de corriente es menor que en el caso en el que se captan
datos útiles para una trama útil.
24. Unidad secundaria según una de las
reivindicaciones 17 a 23, en la que la duración de tiempo comprende
una pluralidad de multitramas y en la que en la pluralidad de
multitramas está desactivado el receptor (22).
25. Procedimiento para comunicar una unidad
central con una pluralidad de unidades secundarias, con las
siguientes etapas:
generar una sucesión de multitramas, presentando
una multitrama de la sucesión de multitramas una trama (32) de
control y una pluralidad de tramas (33) útiles, presentando la trama
de control de una multitrama (40) actual información sobre una
asignación de la pluralidad de tramas útiles a la pluralidad de
unidades secundarias e información de modo de reposo para la al
menos una unidad (BSU1) secundaria, refiriéndose la información de
modo de reposo a una duración de tiempo en la que las unidades
secundarias deben estar en cada caso en un modo de reposo,
comprendiendo la duración de tiempo al menos una multitrama (41) que
sigue a la multitrama (40) actual, estando incluida la información
de modo de reposo exclusivamente en la trama de control y no en la
pluralidad de tramas útiles; y
enviar la sucesión de multitramas,
indicando la información de modo de reposo en la
trama de control a la al menos una unidad secundaria de la unidad
central durante cuánto tiempo la misma puede ir al modo de
reposo.
\newpage
26. Procedimiento para hacer funcionar una
unidad secundaria para comunicar una unidad secundaria con una
unidad central a través de una sucesión de multitramas, presentando
una multitrama una trama de control y tramas útiles, con las
siguientes etapas:
recibir una multitrama (40) actual, presentando
la multitrama actual una trama de control y tramas útiles,
presentando la trama de control de la multitrama (40) actual
información sobre una asignación de la pluralidad de tramas útiles
a la pluralidad de unidades secundarias e información de modo de
reposo para una o varias unidades (BSU1) secundarias, estando
predeterminada la información de modo de reposo por la unidad
central y refiriéndose a una duración de tiempo en la que las
diversas unidades secundarias deben estar en un modo de reposo,
comprendiendo la duración de tiempo al menos una multitrama (41) que
sigue a la multitrama (40) actual, estando incluida la información
de modo de reposo exclusivamente en la trama de control y no en la
pluralidad de tramas útiles;
interpretar la información de modo de reposo
incluida en la trama de control para la unidad (BSU1) secundaria y
desactivar un receptor (22) de la unidad (BSU1) secundaria en la
duración de tiempo que comprende al menos la multitrama (41) que
sigue a la multitrama (40) actual.
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