ES2295840T3 - Transmision en diversidad multiusuario. - Google Patents
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Abstract
Un método para transmitir información en una red multi-hop (multi-salto) que tiene múltiples nodos, cuyo método comprende las etapas de : - seleccionar conjuntamente para al menos un nodo de transmisión (100): i) un nodo repetidor entre múltiples nodos repetidores candidatos, y ii) al menos uno de: a) un destino entre múltiples destinos representados en la cola de transmisión (110) de dicho al menos un nodo de transmisión; y b) un flujo entre múltiples flujos representados en la cola de transmisión (110) de dicho al menos un nodo de transmisión; - seleccionar un conjunto de información de la cola de transmisión (110) de dicho al menos un nodo de transmisión basándose en al menos uno del destino y flujo seleccionados; y - transmitir el conjunto seleccionado de información al nodo repetidor seleccionado (200).
Description
Transmisión en diversidad multiusuario.
El presente invento se refiere en general a las
redes de comunicaciones, y más particularmente a redes
multi-hop (multi-salto) y a un
mecanismo de encaminamiento para tales redes.
A los protocolos que sirven para compartir un
medio inalámbrico de un modo eficaz entre múltiples usuarios se les
designa en general como protocolos de acceso múltiple, esquemas de
acceso de canal o esquemas de acceso de medio. Tal como se describe
en [1], los protocolos de acceso múltiple se podrían dividir en dos
categorías principales: protocolos exentos de conflictos y
protocolos basados en contienda.
Los protocolos exentos de conflictos son
protocolos que aseguran que una transmisión, cuandoquiera que se
haga, es satisfactoria, es decir, no la interfieren otras
transmisiones. Una transmisión exenta de conflicto se puede
conseguir mediante la asignación del canal a los usuarios, bien
estática o bien dinámicamente. A esta modalidad se le designa a
menudo programación fija y dinámica, respectivamente. El beneficio
de una coordinación precisa entre estaciones estriba en que se cree
que proporciona un rendimiento alto, pero ello a expensas de
complejidad e intercambio de cantidades a veces grandes de tráfico
de control.
Los protocolos basados en contienda difieren en
principio de los protocolos exentos de conflictos en que no se
garantiza que las transmisiones sean satisfactorias. Por tanto, el
protocolo debería prescribir un procedimiento para resolver
conflictos una vez que ocurran, para que todos los mensajes se
transmitan eventualmente con resultado satisfactorio.
Los protocolos de acceso múltiple se pueden
dividir también basándose en el escenario o aplicación para los que
se han diseñado. Algunos protocolos son adecuados para acceso
hacia/desde una sola estación, por ejemplo, una estación base en un
sistema celular, mientras que otros protocolos se diseñan para
operar en un ambiente distribuido. Una distinción importante para
el caso distribuido es si el protocolo se ha diseñado principalmente
para un caso de un único salto, es decir, comunicación solamente
con un vecino designado dentro del radio de acción, o si se ha
diseñado particularmente para un escenario multi-hop
(multi-salto).
En un escenario multi-hop
(multi-salto), la información se podría transmitir
sobre múltiples saltos entre el origen y el destino en lugar de
directamente en un único salto En general, la solución
multi-hop (multi-salto) ofrece
varias ventajas tales como un consumo menor de energía y más caudal
de información comparada con la solución directa de un solo salto.
En una red multi-hop (multi-salto),
los nodos que estén fuera del alcance unos de otros se pueden
beneficiar de los nodos situados en puntos intermedios que pueden
transmitir sus mensajes desde el origen hacia el destino. Las redes
multi-hop (multi-salto) se pueden
denominar "redes ad hoc" en donde los nodos son en su mayor
parte móviles y no existe una infraestructura de coordinación
central, pero la idea de redes multi-hop
(multi-salto) se puede aplicar también cuando los
nodos son fijos.
En las técnicas de encaminamiento de la técnica
anterior, basadas en un protocolo de encaminamiento del camino más
corto subyacente (tal como el encaminamiento
Bellman-Ford), se determina un encaminamiento
multi-hop (multi-salto) bien
definido basándose en la información de coste de encaminamiento que
pasa a través del sistema. Dicho de un modo simplificado, cada nodo
o estación conoce los costes de sus enlaces de salida, y emite esta
información a cada uno de los nodos vecinos. Dicha información de
coste de enlace se mantiene típicamente en una base de datos local
en cada nodo, y, basándose en la información de la base de datos, se
calcula una tabla de encaminamiento usando un algoritmo de
encaminamiento adecuado. En general, las técnicas de encaminamiento
por el camino más corto y las técnicas similares conducen a la
existencia de una sola ruta para cada par
origen-destino. Un esquema de encaminamiento muy
sencillo basado en el camino más corto, aunque no sea el más eficaz,
podría usar, por ejemplo, el bien conocido protocolo ALOHA de
acceso múltiple basado en contienda.
Existen protocolos actuales (que podrían usar un
protocolo de camino más corto subyacente) basados en el concepto de
explotar múltiples nodos en el proceso de transmisión con una
elección de encaminamiento más o menos activo. Por ejemplo, el
protocolo denominado ``protocolo de encaminamiento con portal de
acceso interior aumentado (en adelante EIGRP) [2], es un protocolo
de encaminamiento, usado principalmente que permite transmitir con
una base aleatoria a uno de entre varios encaminadores. El
encaminamiento "aleatorio pero con transmisión" [3], de
Silvestre y Kleinrock, es similar al EIGRP, es decir, una
transmisión con base aleatoria de paquetes a uno de entre varios
encaminadores. de red radioeléctrica de paquetes, pero también
incluye una importante enmienda; se asegura que un paquete está
dirigiéndose en la dirección general correcta. El encaminamiento de
camino alternativo [4] del Organismo de proyectos de investigación
avanzada de la Defensa (en adelante DARPA) permite que un paquete
que se retransmita sobre un enlace se duplique mientras se
multi-emite a varios nodos desde los que el paquete
de nuevo sigue una solución de encaminamiento por el camino más
corto. La transmisión primaria N/M [5] se basa en la idea de que un
nodo trata de enviar un paquete como máximo N veces a un nodo y
luego, si falla, intenta el nodo siguiente hasta N veces. Este
procedimiento se repite para M nodos como máximo antes de
desestimar el paquete. La ventaja del encaminamiento de camino
alternativo y de la transmisión primaria N/M estriba en que pueden
adaptarse a la situación local de comunicación, incluyendo la
congestión y una comunicación provisionalmente deficiente debido,
por ejemplo, al desvanecimiento o a fluctuaciones de
interferencia.
Los cambios o las fluctuaciones dentro del
sistema pueden crear ventanas o picos de oportunidad que permitan
que las transmisiones de señales sean más satisfactorias que en
otras ocasiones y condiciones. Las técnicas corrientes del camino
más corto y las técnicas asociadas de encaminamiento de la técnica
anterior no tienen la capacidad de reconocer estas ventanas de
oportunidad, puesto que no existe información relativa almacenada
por cada nodo o estación. En contraste con lo anterior, un
encaminamiento oportuno [6,7] aprovecha en cierto modo las
oportunidades que ofrecen los cambios y las fluctuaciones del
sistema. En particular, en el contexto del encaminamiento
inalámbrico, la máxima calidad de funcionamiento del sistema se
degrada cuando la calidad de enlace varía rápidamente con el tiempo
(por ejemplo, debido al desvanecimiento de Rayleigh). Sin embargo,
el encaminamiento oportuno mitiga en parte esta degradación del
rendimiento haciendo uso de las ventanas de oportunidad que
proporcionan estas fluctuaciones. Con el encaminamiento oportuno, no
existe una ruta única para cada par origen-destino,
es decir, similar al EIGRP, al encaminamiento aleatorio pero con
transmisión y en cierto modo también al encaminamiento por camino
alternativo y la transmisión primaria N/M. En su lugar, los
paquetes de datos siguen una ruta que es un poco aleatoria, mientras
que todavía conducen desde el origen hasta el destino. Por
consiguiente, cuando se usa un procedimiento de camino más corto, se
enviarán generalmente paquetes consecutivos sobre la misma ruta,
mientras que, cuando se use encaminamiento oportuno, los paquetes
consecutivos se podrían encaminar sobre diferentes caminos pero en
la misma dirección.
Sin embargo, la monitorización general en [6,7]
es un proceso lento. La monitorización se gestiona, o bien mediante
la escucha de mensajes en derivación, o bien enviando ocasionalmente
las denominadas "sondas". Cuando se envía una sonda, se espera
como devolución una respuesta que incluya información sobre, por
ejemplo, pérdida de camino. Cuando existe un retardo entre la sonda
y la transmisión de datos, entonces la información de entrada
devuelta para el algoritmo de transmisión podría llegar a
convertirse en obsoleta por el tiempo en que se ha transmitido los
datos. Una consecuencia particularmente indeseable es que el actual
encaminamiento oportuno, y también las técnicas corrientes de
encaminamiento basado en el camino más corto, no manejan
eficientemente los efectos posibles de la diversidad.
La transmisión en diversidad de selección (en
adelante SDF) [8] es una técnica para gestionar eficazmente los
efectos de la diversidad de una manera casi óptima. Este novedoso
concepto se basa en dirigir la transmisión desde una estación de
origen a un grupo de receptores o nodos repetidores cercanos. Cuando
uno o más de los nodos receptores han contestado, se selecciona uno
de los nodos que contesten y se transmite un mensaje de orden de
ejecución al nodo repetidor seleccionado dándole instrucciones para
que asuma la responsabilidad para transmitir el mensaje de datos.
El proceso se repite para todos los nodos responsables subsiguientes
hasta que la información llegue al destino. Siguiendo este
concepto, tanto la diversidad de bifurcación como los efectos de la
captura se pueden aprovechar en el proceso de transmisión de datos.
En particular, la diversidad de bifurcación reduce la necesidad
reduce la necesidad de usar datos intercalados junto con una
codificación para combatir los canales de desvanecimiento, lo cual
a su vez significa un retardo menor y por consiguiente un flujo más
alto. El efecto de captura se refiere a un fenómeno en el que
solamente se desmodula la más intensa de las dos señales que estén
en o cerca de la misma frecuencia, mientras que la señal más débil
se suprime y rechaza como ruido. Conjuntamente con las estaciones
de recepción múltiple, el efecto de captura proporciona un alto
grado de robustez cuando colisionan las transmisiones de datos. La
SDF utiliza un protocolo lento de coste subyacente, pero permite la
adaptación instantánea per se a las rápidas fluctuaciones de
canal.
Se pueden encontrar ideas similares para
explotar fluctuaciones, pero para redes celulares normales con
trayectorias de reflexión simples, en [9, 10 y 11], que se refieren
al Acceso de paquete de enlace descendente de alta velocidad (en
adelante HSDPA), alta velocidad de transferencia de datos (en
adelante HDR), y conformación oportunista del haz (en adelante OB),
respectivamente. El HSDPA y la HDR son muy similares entre sí. Sin
embargo, la conformación oportunista del haz es diferente desde un
punto de vista funcional en el sentido de que la OB apunta de forma
aleatoria, o barre continuamente un haz de antena, en direcciones
diferentes, mientras que el HDSPA y la HDR no tienen noción de la
conformación del haz. En particular, la conformación oportunista
del haz [11] explota la idea oportunista y luego utiliza el concepto
oportunista con respecto a la conformación del haz para aumentar la
capacidad del sistema en un sistema celular o en una estación base.
No obstante, el concepto de HDSPA, HDR y OB como tales no está
relacionado con los multi-hop
(multi-saltos). La OB es esencialmente una
extensión de programación rápida en la estación base que tiene en
cuenta rápidas fluctuaciones de canal, que se ha sugerido para el
acceso múltiple con división de código (en adelante CDMA) 2000 de
HDR y el CDMA de banda ancha (en adelante WCDMA) del HSDPA.
El presente invento supera los anteriores y
otros inconvenientes de las disposiciones de la técnica
anterior.
Un objeto general del presente invento es
proveer un mecanismo eficiente para transmitir información en una
red multi-hop (multi-salto).
Un objeto del invento es perfeccionar la calidad
de funcionamiento de una red multi-hop
(multi-salto) con respecto al caudal características
de retardo y/o consumo de energía.
Es también un objeto del invento mejorar el
soporte de calidad de servicio (en adelante QoS) en la red.
Otro objeto del invento concierne a
perfeccionamientos con respecto a la distribución de carga.
Un objeto particular del invento es proveer un
método y un sistema para la transmisión eficiente de información en
una red multi-hop (multi-salto).
Otro objeto del invento es proveer una
transmisión eficiente de soporte de nodo de control de la
información en una red radioeléctrica de paquetes
multi-hop (multi-salto).
Los anteriores y otros objetos se cumplen
mediante el invento tal como se ha definido en las reivindicaciones
de patente adjuntas.
Un aspecto principal del invento se basa en la
idea de que se puede obtener un mayor grado de libertad en el
proceso de transmisión mediante la investigación de qué destinos y/o
flujos están representados en un modo de transmisión y seleccionar
una dirección de repetidor por medio de una buena elección de
destino y/o flujo. De hecho, el algoritmo de transmisión propuesto
por el invento selecciona conjuntamente i) nodo repetidor entre
múltiples nodos repetidores candidatos, y ii) al menos uno de a) un
flujo entre múltiples flujos y b) un destino entre múltiples
destinos. El nodo de transmisión selecciona entonces un conjunto de
información que se dirige a un destino seleccionado y/o que
pertenece a un flujo seleccionado de los que forman cola para
transmisión, y finalmente transmite la información seleccionada al
nodo repetidor seleccionado.
De este modo, el invento permite de un modo
eficaz la selección entre más nodos repetidores comparado con la
situación de simplemente seleccionar un nodo repetidor adecuado para
el primer paquete en la cabecera de la cola de transmisión. La
razón principal de este grado adicional de libertad radica en el
hecho de que diferentes paquetes, o con carácter más general
diferentes conjuntos de datos, podrían dirigirse a diversas
direcciones desde el nodo de transmisión, permitiendo así la
selección de nodo repetidor en varias direcciones generales de
transmisión. La selección se basa a menudo en el progreso del coste,
e incluso podría ser progreso de transmisión en una distancia
geográfica. Es posible también considerar aspectos de calidad de
servicio (en adelante QoS) en el proceso de selección, dado que,
por ejemplo, flujos diferentes podrían tener diferentes requisitos
de QoS. A título de ejemplo, un flujo con requisitos estrictos de
retardo se podría entonces priorizar como más alto que un flujo con
requisitos de retardo más relajados. La imparcialidad entre destinos
y/o flujos es otro aspecto que podría considerarse en el proceso de
selección. De todos modos, la selección de destino/flujo se
convierte definitivamente en una selección de información a
transmitir desde la cola de transmisión.
Para un perfeccionamiento adicional, se propone
seleccionar conjuntamente una combinación de destino/flujo, de nodo
repetidor así como uno o más parámetros de enlace para la
transmisión/recepción de datos. Esto quiere decir que el invento
permite la selección entre repetidores para múltiples paquetes, al
mismo tiempo que simultáneamente adapta parámetros de enlace, tales
como modo de enlace, canales de frecuencias o
sub-portadoras, potencia de transmisión y/o pesos
de antena, para una comunicación óptima. Los parámetros de enlace se
podrían seleccionar en general de entre parámetros de control de
enlace de datos (en adelante DLC) en el estrato de enlace de datos
así como parámetros subyacentes de estrato físico (en adelante
PHY).
El proceso de selección en el que se consideran
conjuntamente diferentes destinos/flujos, nodos repetidores y
opcionalmente también parámetros de enlace, se basa normalmente en
información que represente calidad de funcionamiento de enlace
entre el nodo de transmisión en consideración y cada uno de los
nodos repetidores candidatos. Por esta razón, la comunicación se
divide preferiblemente en tres o cuatro fases, una fase de
interrogación, una fase de respuesta, una fase de datos y una fase
opcional de acuse de recibo. Las dos fases iniciales se diseñan
típicamente para inquirir y recuperar información de calidad de
funcionamiento de enlace tal como información de canal y de
transmisión con respecto a cada uno de los nodos repetidores
candidatos, por ejemplo, por medio del informe de relación
señal/ruido (en adelante SNR) esperada o de la relación señal/ruido
+ interferencia (en adelante SINR) o alternativamente mediante la
indicación de una velocidad de transmisión soportada. La SINR
incluye tanto la interferencia como el ruido, y por tanto a menudo
se prefiere. Una vez que se ha completado una selección de
destino/flujo, nodo repetidor y de un conjunto adecuado de datos de
la cola de transmisión con o sin adaptación de enlace integrada, los
datos se transmiten al nodo de repetidor en la fase de datos. SI se
desea. el nodo repetidor seleccionado podría acusar recibo de la
recepción de datos en la fase de acuse de recibo. Preferiblemente,
las tres o cuatro fases mencionadas se podrían realizar dentro de
un período de tiempo que tenga una duración menor que el tiempo de
coherencia de canal para permitir una adaptación rápida. Se podrían
usar también otros esquemas de acuse de recibo. Por ejemplo, los
acuses de recibo se podrían retardar y recoger deliberadamente en
un mensaje agregado de acuse de recibo que se enviase con menos
frecuencia (un acuse de recibo no tiene que estar necesariamente
dentro del tiempo de coherencia).
Es conveniente seleccionar conjuntamente
destino/flujo, nodo repetidor y parámetros de enlace opcionales que
sean óptimos en algún sentido. Con el fin de poder hablar sobre
optimación de una manera bien definida, una función objetivo basada
en el progreso de coste de la calidad o en el progreso de coste de
información preferiblemente se introduce y optimiza con respecto al
flujo/destino, nodo repetidor y parámetros de enlace opcionales.
Por ejemplo, el esquema mencionado permite que se defina y optimice
una función objetivo para situaciones de SNR/SINR instantáneas, por
ejemplo, para proveer maximización de caudal y minimización de
retardo.
Si algún destino o algunos destinos soportan
múltiples flujos, entonces la selección podría ser una combinación
de flujo y destino. Si se usa destino como una variable de
optimización en lugar de flujo, el resultado de la selección
incluirá un nodo repetidor y un destino seleccionados. Sin embargo,
podrían existir varios flujos para el destino seleccionado, y por
tanto todavía es una pregunta sin contestar qué flujo se selecciona.
Por supuesto, se podría realizar una selección separada adicional
entre estos flujos, por ejemplo, basándose en requisitos de QoS o
incluso de forma aleatoria. No obstante, mediante el uso de flujo
como una variable de optimización, se podrían integrar aspectos de
QoS directamente en el proceso de optimización conjunta, resultando
en la selección de un flujo óptimo tanto desde el punto de vista de
la dirección de destino como desde el punto de vista de la QoS.
Debe entenderse que el proceso de selección
conjunta podría realizarse directamente por el nodo de transmisión
en consideración o mediante un nodo de control asociado que fuese
responsable de uno o más nodos de transmisión.
En una realización preferida, el nodo de
transmisión transmite un mensaje de interrogación a múltiples nodos
repetidores candidatos de la red. Los nodos repetidores candidatos
se podrían seleccionar, por ejemplo, basándose en la información de
coste del multi-hp (multi-salto)
obtenida de un protocolo de determinación de ruta subyacente,
quizás junto con información adicional. Entonces, cada nodo
repetidor candidato contesta, en respuesta al mensaje de
interrogación (siempre que se hubiese recibido), con un mensaje de
respuesta, bien al propio nodo de transmisión, o bien a un nodo de
control responsable del nodo de transmisión. Preferiblemente, cada
nodo repetidor candidato determina las prestaciones de enlace que
representen información para el enlace correspondiente entre el
nodo de transmisión y el nodo repetidor candidato basándose en el
mensaje de interrogación recibido, y contesta con esta información
de calidad de funcionamiento de enlace. Alternativamente, el propio
nodo de transmisión determina información de calidad de
funcionamiento de enlace basándose en el mensaje de la respuesta
recibido del nodo candidato, suponiendo reciprocidad de enlace (y
teniendo alguna noción de las características de ruido más
interferencia en el nodo repetidor).
En una arquitectura totalmente centralizada, la
información de coste, la información sobre qué destinos/flujos
están representados en los respectivos nodos de transmisión así como
la información relevante de calidad de funcionamiento de enlace se
transmiten a un nodo de control central, que entonces podrían
realizar la selección de destino/flujo, nodo repetidor, y
parámetros de enlace opcionales para cada uno de los nodos de
transmisión de la red multi-hop
(multi-salto). Aparentemente, el nodo de control
central tiene que transferir información sobre destino/lujo y nodo
repetidor y parámetros de enlace opcionales a los respectivos nodos
de transmisión.
Normalmente, los nodos de transmisión de la red
multi-hop (multi-salto), o al menos
un subconjunto de nodos de transmisión, se hacen funcionar para una
transmisión sincronizada en el tiempo de mensajes de interrogación
así como una transmisión de datos sincronizada en el tiempo. de
datos. Es importante también que las SNR/SINR u otro indicador de
calidad de funcionamiento del enlace comunicados durante una fase de
respuesta a interrogación permanezcan iguales (o se mejoren) sobre
toda la fase de datos.
Por tanto, cada mensaje de interrogación se
transmite preferiblemente usando uno o más parámetros de transmisión
predeterminados tales como nivel de potencia de transmisión y/o
pesos de antena. Durante la fase de datos subsiguiente,
sustancialmente el mismo parámetro de transmisión o los mismos
parámetros de transmisión se re-utilizan entonces
típicamente para transmitir los datos seleccionados. De este modo,
las SNR/SINR se podrían mejorar si algún nodo decide no transmitir,
pero en general no se empeorará.
Se ha reconocido que el invento se puede
combinar también con - y adaptarse para gestionar - la detección
multi-usuario en el lado del receptor. En este caso,
un nodo de recepción que recibe mensajes de interrogación de
múltiples nodos de transmisión generalmente determina información de
calidad de funcionamiento de enlaces tal como SNR/SINR o
información de velocidad de variación para cada enlace. En una
implementación prácticamente factible, el nodo de recepción
simplemente contesta sólo a un nodo (o a unos nodos) que esté
asociado (o que estén asociados) con un enlace (o con unos enlaces)
de alta calidad de funcionamiento.
El invento ofrece las ventajas siguientes:
\bullet Transmisión eficaz
multi-hop (multi-salto);
\bullet Mayor calidad de funcionamiento de la
red;
\bullet Mayor caudal y/o menor retardo;
\bullet Posibilidad de transportar mayor carga
de tráfico al mismo tiempo que retiene criterios de calidad de
funcionamiento, tales como caudal y retardo, a un nivel
constante;
\bullet Menor consumo de energía para el mismo
nivel de calidad de funcionamiento que otros esquemas;
Mayor grado de libertad habilitado por la
selección conjunta de nodo repetidor, destino/flujo y posiblemente
también parámetros de enlace;
\bullet En particular, el mayor grado de
libertad da lugar a un número potencialmente mayor de potenciales
nodos repetidores o de transmisión para elegir entre ellos:
\bullet Cuandoquiera que se incluyan aspectos
de QoS, se podría esperar una mejor calidad de funcionamiento de la
QoS por medio del mayor grado de libertades para realizar
priorizaciones de QoS;
\bullet Menor riesgo de congestión y de
desbordamiento de la memoria intermedia ; y
\bullet Elevado progreso de coste.
Otras ventajas ofrecidas por el presente invento
se apreciarán tras la lectura de la descripción siguiente de las
realizaciones del invento.
El invento, junto con objetos y ventajas
adicionales del mismo,se comprenderá mejor por referencia a la
siguiente descripción tomada conjuntamente con los dibujos adjuntos,
en los que:
La Figura 1 es un diagrama esquemático de un
esquema ejemplar de comunicación en cuatro fases de acuerdo con una
realización preferida del invento;
La Figura 2 es un diagrama esquemático que
ilustra un ejemplo de un esquema de cuatro fases con transmisión
sincronizada de ranuras de tiempo en una red
multi-hop (multi-salto) de acuerdo
con una realización preferida del invento;
Las Figuras 3A-B son diagramas
esquemáticos de flujo de un método ejemplar de transmisión de
acuerdo con una realización preferida del invento en el lado
transmisor y en el lado receptor, respectivamente;
La Figura 4A ilustra la selección de nodo de
repetidor según la técnica anterior;
La Figura 4B ilustra la selección de
destino/flujo y nodo de repetidor de acuerdo con una realización
ejemplar del invento;
La Figura 5 es un diagrama esquemático que
presenta diferentes curvas para el progreso de transmisión de
información en diferentes niveles de potencia de transmisión;
La Figura 6 es un diagrama esquemático que
ilustra los beneficios de la diversidad sobre el progreso de
transmisión de información;
La Figura 7 es un diagrama esquemático de
bloques de partes relevantes en el lado transmisor de acuerdo con
una realización ejemplar del invento;
La Figura 8 es un diagrama esquemático de
bloques de partes relevantes en el lado receptor de acuerdo con una
realización ejemplar del invento; y
La Figura 9 ilustra el flujo de información para
un nodo de control responsable para el proceso de selección para uno
o más nodos de transmisión.
A lo largo de los dibujos, se usarán los mismos
caracteres de referencia para elementos correspondientes o
similares.
El invento se refiere a redes
multi-hop (multi-salto) tales como
redes radioeléctricas de paquetes con saltos sucesivos, y más
particularmente a un novedoso esquema de transmisión para redes
multi-hop (multi-salto) denominado
transmisión en diversidad múltiusuario (en adelante MDF).
El esquema de MDF propuesto por el invento se
puede usar conjuntamente con cualquier protocolo de determinación
de ruta subyacente tal como un protocolo de camino mínimo que genere
tablas de coste de encaminamiento o de un protocolo de
determinación de ruta más personalizado para transmisión de
diversidad. Naturalmente, el invento se podría disponer en relación
de asociación con otras funciones relacionadas con red tales como
mecanismos de control de topología
El esquema de transmisión con diversidad de
múltiples usuarios (en adelante MDF) propuesto por el invento
integra aspectos sobre al menos dos de los tres estratos de
protocolo más bajos. Típicamente, estos tres estratos se refieren
al modelo de interconexión de sistema abierto (en adelante OSI) e
incluyen el estrato físico, el estrato de enlace y el estrato de
red.
En el núcleo, aparece un algoritmo de
transmisión que investiga qué destinos/flujos están representados en
el nodo de transmisión y selecciona la dirección de repetidor por
medio de una sabia elección de destino/flujo. El algoritmo de
transmisión selecciona conjuntamente i) un nodo repetidor entre
múltiples nodos repetidores candidatos y ii) dependiendo de la
aplicación y del grado deseado de flexibilidad en la optimización de
al menos uno de (destino entre múltiples destinos y b) flujo entre
múltiples flujos, preferiblemente con iii) uno o más parámetros de
enlace. Conjuntamente con lo mismo, se selecciona un conjunto de
información para transmisión, tal como un paquete de datos, de la
cola de transmisión basándose en el destino y/o flujo seleccionados.
Los datos seleccionados se transmiten finalmente al nodo repetidor
seleccionado, el cual se hace cargo de la responsabilidad de una
transmisión adicional de los datos en la red
multi-hop (multi-salto) (a no ser
que sea el destino). Naturalmente, si el nodo candidato
seleccionado es el nodo de destino, el nodo de destino no transmite
ninguna información adicional. En la modalidad más elaborada, el
invento permite de ese modo la selección entre repetidores para
múltiples paquetes, al mismo tiempo que adapta simultáneamente
parámetros de enlace para una comunicación óptima.
A continuación se describe el invento a título
de ejemplo. Adicionalmente a la información sobre qué flujos y/o
destinos están representados en el nodo de transmisión y de la
información de coste procedente de un protocolo de determinación de
ruta/coste subyacente, el proceso de selección se basa normalmente
en información que representa calidad de funcionamiento de enlaces
entre el nodo de transmisión que se está considerando y cada uno de
los nodos repetidores candidatos. Por esta razón, la comunicación se
divide preferiblemente en tres o cuatro fases: una fase de
interrogación, una fase de respuesta, una fase de datos y una fase
opcional de acuse de recibo, según se ha ilustrado esquemáticamente
en las Figuras 1 y 2.
Las tres o cuatro fases anteriores tienen lugar
preferiblemente dentro de una ranura de tiempo o de otro período de
tiempo que tenga una duración menor que el tiempo de coherencia de
canal, y las ranuras de tiempo se repiten consecutivamente una tras
otra. Nótese que las fases opcionalmente se podrían ordenar para que
abarcasen otras disposiciones distintas que una única ranura de
tiempo. Sin embargo, en este caso, al menos la primera fase y la
tercera fase deberían experimentar preferiblemente un canal estable
(es decir, el tiempo de coherencia del canal) y la misma situación
de interferencia (o muy similar). Sin embargo, la descripción que
sigue se concentrará en el protocolo de cuatro fases dentro de una
ranura de tiempo, pero sin carácter limitativo.
Las dos fases iniciales se diseñan típicamente
para inquirir y recuperar información de calidad de funcionamiento
de enlaces tal como información de canal y de transmisión en
relación con cada uno de los nodos repetidores candidatos, por
ejemplo, por medio de la comunicación de SNR/SINR esperadas o
alternativamente mediante la indicación de una velocidad soportada
de transmisión. Una vez que se han completado una selección de
destino/flujo, nodo repetidor y un conjunto adecuado de información
procedente de la cola de transmisión con o sin adaptación integrada
de enlace, la información se transmite al nodo repetidor en la fase
de datos. Si se usa adaptación de enlace, se selecciona un modo de
enlace adecuado y/u otros parámetros de enlace basándose en las
SNR/SINR comunicadas o en la velocidad antes de la transmisión de
datos. Si se desea, un nodo repetidor seleccionado podría acusar
recibo de la recepción de datos en la fase opcional de acuse de
recibo. En lugar de comunicar SNR/SINR, alternativamente se podría
comunicar alternativamente una velocidad óptima (modo de enlace)
directamente, según se ha mencionado anteriormente.
La Figura 2 ilustra un ejemplo de un esquema de
cuatro fases que implica un número de nodos de transmisión y un
número de potenciales nodos de recepción. El esquema se presenta
para un número de nodos de transmisión TX_{1} a TX_{N}, en
donde cada nodo de transmisión transmite un mensaje de interrogación
a un número de nodos potenciales de recepción. Para mayor
simplicidad de la descripción, en la Figura 2 solamente se han
representado los nodos de recepción RX_{1,1}, RX_{1,2} y RX_{1,
3} para el nodo de transmisión TX_{1}. Cada nodo de recepción
estima la SNR/SNIR y comunica la SNR/SINR estimada al
correspondiente nodo de transmisión, el cual entonces selecciona
una combinación de destino/flujo, nodo repetidor, y modo de enlace
opcional para transmisión de datos al nodo repetidor seleccionado.
Basado en el destino/flujo seleccionado, el nodo de transmisión
extrae un conjunto de información de la cola de transmisión, y
finalmente transmite los datos en la fase de datos.
Con el fin de asegurar sustancialmente las
mismas condiciones de interferencia tanto durante la fase de
interrogación como durante la fase de datos subsiguiente, los nodos
de transmisión deberían transmitir preferiblemente sus tramos de
una manera sincronizada en el tiempo, y deberían usarse durante
ambas fases sustancialmente el mismo nivel de potencia de
transmisión y/o de pesos de antena. Según se ha indicado en la
Figura 2, los nodos de transmisión TX_{1} a TX_{N} transmiten
sus tramos de tal manera que las ranuras de tiempo estén alineadas
con el tiempo. Esto provee una base para la correlación entre la
fase de interrogación y la fase de datos. Adicionalmente, uno o más
parámetros de transmisión tales como nivel de potencia de
transmisión y/o pesos de antena se determinan y usan inicialmente
tanto durante la fase de interrogación como durante la fase de
datos de tal manera que las SNR/SINR comunicadas durante la fase de
respuesta de interrogación permanecen iguales (o se han mejorado)
sobre toda la fase de datos.
Por ejemplo, si el nodo TX_{1} de una red
multi-hop (multi-salto) ha decidido
transmitir en la ranura de tiempo n, podría seleccionar una
potencia de transmisión Pi para la subsiguiente transmisión de
datos. A la potencia de transmisión P_{i} se le podría permitir o
no, dependiendo de la elección, variar de transmisión a
transmisión, (donde el caso de no variación se trata como un caso
especial del caso de variación). Por ejemplo, Pi podría, y
preferiblemente debería, reflejar los cambios de topología y
depender del contenido de la memoria intermedia de transmisión, de
las transmisiones anteriores que hayan fallado y/o de los factores
de QoS. Es posible también permitir que algunos nodos adopten una
solución de potencia baja o alternativamente alta, dependiendo de
si el consumo de energía o la calidad de funcionamiento son el
factor más relevante para el nodo en cuestión. Adicionalmente, se
podrían seleccionar otros parámetros de transmisión aparte de la
potencia de transmisión, tales como pesos de antena, que permiten
que se consideren como objetivo ciertos conjuntos de potenciales
nodos repetidores. La información sobre potenciales nodos
repetidores se podría obtener de una información de topología
obtenida anteriormente, pero también podrían estar influenciados por
el contenido de la memoria intermedia de transmisión, por
transmisiones anteriores que hayan fallado, y por factores de QoS.
La decisión para transmitir requiere que los paquetes estén
esperando en la memoria intermedia de transmisión, y podrían
depender también del principio de acceso de medio que se haya
adoptado, por ejemplo, sistema ALOHA ranurado (a intervalos) con
instancias de transmisión extraídas de forma aleatoria.
Con el fin de permitir que los nodos candidatos
de recepción identifiquen qué nodo ha enviado ha enviado el mensaje
de interrogación, se puede adjuntar como apéndice al mensaje una
asignación de dirección explícita o una palabra localmente exclusiva
(usada para correlación con el receptor).
La fase de interrogación podría adoptar métodos
diferentes, en donde un primer método ejemplar se basase en la idea
de que cada estación o nodo de transmisión transmiten un mensaje de
interrogación a la potencia de transmisión Pi. Entonces, un nodo de
recepción RXi,j podría identificar el nodo que ha enviado el mensaje
de interrogación y en qué nivel de potencia se ha recibido.
En un segundo método ejemplar de fase de
interrogación, se incluye la asignación de dirección del transmisor
en el mensaje de interrogación. Los mensajes de interrogación
procedentes de varios nodos de transmisión se transmiten
subsiguientemente de tal manera que preferiblemente no colisionen
(localmente), por ejemplo, por medio del soporte de un protocolo
adecuado exento de colisión. Además, cada mensaje transporta
información del nivel de potencia de transmisión Pi a usar para la
subsiguiente transmisión de datos. Basándose en esta información,
de un modo similar al primer método de fase de interrogación, un
nodo de recepción RXij podría identificar qué nodo ha enviado el
mensaje de interrogación y en qué nivel de potencia se espera que se
reciba un paquete de datos subsiguiente. Si se desea, un método con
dos mensajes de interrogación podría contener también información de
los nodos de recepción o estaciones receptoras deseados.
Nótese que el mensaje de interrogación del
segundo método se podría enviar en un nivel de potencia diferente
(generalmente más alto) comparado con el nivel de potencia para el
mensaje de datos, siempre que se incluya una indicación apropiada
de desfase en el mensaje de interrogación o que el desfase se
conozca implícitamente de antemano. Esto aporta un
perfeccionamiento de la SNR para la fase del mensaje de
interrogación, y ofrece también una flexibilidad mayor.
La descripción que sigue se concentrará en el
segundo método, debido a su flexibilidad.
En la fase de respuesta, cada nodo envía un
mensaje de respuesta, que preferiblemente incluya información de
SNR/SINR. En una realización alternativa, cada nodo candidato
determina qué velocidad se puede usar para recepción (porque la
selectividad de frecuencia se podría incorporar fácilmente en la
decisión), y entonces responde con la velocidad ofrecida como
alternativa.. La velocidad podría ser un valor explícito o un código
implícito para alguna combinación de modulación (QPSK, 8PSK, 16QAM,
...) y código de corrección de error sin canal de retorno
(codificación convolucional, codificación Turbo,...) y velocidades
de codificación. En una realización alternativa adicional, se
retorna la estimación de canal, permitiendo una velocidad más
eficiente o una selección de modo más eficaz en el lado de
transmisión. Para esquemas con división de frecuencia tales como el
acceso múltiple con división de frecuencia ortogonal (en adelante
OFDMA) se podría devolver una representación de SNR/SINR
dependiente de la frecuencia, que permite una selección eficiente de
una sub-portadora (canal de frecuencia) o un
conjunto de sub-portadoras para un usuario.
En lo que sigue, se supondrá la comunicación de
SNR/SINR para mayor brevedad de la exposición. El modo preciso en
que se comunica la SNR/SINR depende del tipo de detector utilizado
en el receptor. En un primer caso, se despliega la detección de un
solo usuario y en un segundo caso se podría usar la detección de
múltiples usuarios (en adelante MUD). Si el lado del receptor usa
el método de detección de un solo usuario, entonces la SNR/SINR
determinada se envía junto con la dirección a la que pertenezca la
SNR/SINR. Si se explotan receptores de MUD, entonces se podría
transportar un vector de los valores de SNR/SINR con los
transmisores asociados. Entonces se define la SNR/SINR como nivel
de potencia de receptor con respecto a la suma de ruido y potencia
de todas las señales más débiles que interfieren para la señal que
interese (véase Apéndice). Para el caso de detector de un solo
usuario, la SNR/SINR se define como la señal recibida de máxima
intensidad con respecto a la suma de la potencia de las señales que
interfieren y el ruido. En lugar de indicar niveles de SNR/SINR, se
podrían indicar de un modo natural niveles explícitos de potencia
en lugar de juntos con una indicación del nivel de ruido. Las
respuestas preferiblemente se envían, de tal manera que se eviten
colisiones locales, por medio de un protocolo adecuado exento
de
colisión.
colisión.
Basándose, por ejemplo, en los niveles de
SNR/SINR o en la información devuelta de velocidad en las
respuestas, cada transmisor realiza ahora dos, o preferiblemente
tres, decisiones en un proceso conjunto (si se explotan receptores
con MUD, esto se considerará también en el proceso de decisión):
- seleccionar destino/flujo, y basándose en la
misma, analizar qué paquete o más generalmente qué conjunto de
información situado en la cola se va a transmitir,
- seleccionar qué nodo repetidor recibirá el
paquete y lo transmitirá (a no ser que se trate de la estación de
destino), y
- opcionalmente, decidir qué parámetros de
enlace adicionales, aparte del nivel de potencia de transmisión
predeterminado se va a usar. Preferiblemente, los parámetros
adicionales de enlace incluyen parámetros de modo de enlace tales
como constelación de señal de datos y código de corrección sin
canal de retorno, pero también podrían incluir, por ejemplo,
parámetros de canal de frecuencia. Si no se pueden seleccionar
parámetros de enlace adicionales, solamente se ejecutan las dos
primeras etapas.
Para adaptación de velocidad o de enlace, el
transmisor podría incluir también un conocimiento más exacto del
estado de canal, ya sea devuelto en el mensaje de respuesta o una
estimación del canal cuando se recibe el mensaje de respuesta,
suponiendo como una hipótesis válida la reciprocidad de canal.
En la fase de datos, el paquete seleccionado se
transmite al nodo repetidor determinado usando el enlace y los
parámetros de transmisión asignados.
En la fase de acuse de recibo, el nodo de
recepción responde con un acuse de recibo que indica si el paquete
se ha recibido correctamente o no.
En lo anteriormente expuesto, se han supuesto
condiciones semiestacionarias sobre al menos una ranura de tiempo,
así como una precisión relativamente buena de los valores de
regulación de medida relativa y potencia de transmisión.
Debe hacerse notar que, para el método de
interrogación dos, se pueden transmitir múltiples paquetes
consecutivos de interrogación en la fase de interrogación. Del
mismo modo, se pueden transmitir múltiples mensajes de respuesta en
la fase de respuesta, así como múltiples acuses de recibo en la fase
de acuse de recibo.
Las Figuras 3A y 3B esquematizan los principios
de un método de transmisión ejemplar de acuerdo con una realización
preferida del invento en el lado del transmisor y en el lado del
receptor, respectivamente. Los principios se describirán brevemente,
comenzando con el lado de transmisión.
En la etapa S1 se determinan inicialmente uno o
más parámetros de transmisión adecuados tales como potencia de
transmisión y/o pesos de antena. En la etapa S2, se envía un mensaje
de interrogación, típicamente por medio de radiodifusión o de
difusión estereofónica. En la etapa S3, se recibe un mensaje de
respuesta correspondiente, que incluye, por ejemplo, información de
SNR/SINR o de velocidad, de uno o de más nodos de repetidor
potenciales. En la etapa S4 se realiza el proceso de selección
conjunta para determinar qué datos se transmiten, así como el nodo
repetidor y los parámetros de enlace. En la etapa S5, se transmite
un paquete de datos dirigido a un destino seleccionado o
perteneciente a un flujo seleccionado al nodo repetidor
seleccionado, usando los parámetros de transmisión seleccionados
inicialmente y los parámetros de enlace seleccionados. En la etapa
S6, se recibe un acuse de recibo. En la etapa S7, se podrían
realizar posibles acciones de petición automática de repetición (en
adelante ARQ).
En el lado del receptor, en la etapa S11 se
recibe el mensaje de interrogación. En la etapa S12, se determina
un valor de SNR/SINR, una velocidad soportada u otro parámetro
adecuado en respuesta al mensaje de interrogación recibido. En la
etapa S13, se comunica la SNR/SINR o la velocidad al nodo de
transmisión en un mensaje de respuesta. Si el nodo de repetidor ha
sido seleccionado por el nodo de transmisión, en la etapa S14 se
recibe un paquete de datos. En la etapa S15, se envía un acuse de
recibo al nodo de transmisión indicando que el paquete se ha
recibido correctamente. En la etapa S16, se toman posibles acciones
de ARQ en el lado de recepción.
Como el esquema de petición automática de
repetición (ARQ) se podría seleccionar de un intervalo de esquemas
de ARQ, no se indican los detalles de la ARQ. La función básica es
asegurar que un paquete se retransmita hasta que se haya recibido
un acuse de recibo positivo (si bien, se podría haber empleado un
límite superior del número de retransmisiones) y luego el paquete
se podría retirar opcionalmente de la memoria intermedia de
transmisión. La funcionalidad de la ARQ podría tener funciones en el
lado de transmisión así como en el lado de recepción, como de
costumbre.
Por supuesto, el invento podría usar otros
parámetros de transmisión diferentes a la potencia de transmisión,
por ejemplo pesos de antena. Asimismo, deberá entenderse que la
velocidad o la adaptación de enlace es una característica opcional,
pero a menudo preferida.
Aparte de una elección oportunista entre
múltiples nodos repetidores , que es similar a la SDF propuesta en
[8], el invento aporta al menos dos principales beneficios
adicionales.
El primero procede de la oportunidad de elegir
entre múltiples paquetes (y por tanto múltiples destinos/flujos)
presentes en la memoria intermedia de transmisión. La razón
principal para este grado adicional de libertad radica en el hecho
de que diferentes paquetes (o de un modo más general, diferentes
conjuntos de datos) podrían dirigirse a varias direcciones desde el
nodo de transmisión, permitiendo así la selección de nodo repetidor
en varias direcciones generales de transmisión.
Este beneficio se aprecia fácilmente en las
Figuras 4A y 4B con una simple métrica de progreso de transmisión
basada en aspectos geográficos, en donde la Figura 4A muestra el
método de SDF propuesto en [8] y la Figura 4B presenta el método que
responde a una realización ejemplar del invento.
En la técnica anterior de la Figura 4A, el
primer paquete PCK X que está en la cola de transmisión es el
paquete a transmitir. Este paquete pertenece a un flujo determinado
y está destinado para un nodo de destino dado, que entonces
determina la dirección general de transmisión para el paquete PCK X.
El nodo de transmisión selecciona entre un número de nodos
repetidores potenciales que dan un progreso de transmisión en esta
dirección general. El nodo de transmisión típicamente transmite el
paquete al nodo repetidor con un máximo progreso de transmisión,
que en este caso significa simplemente que el paquete se transporta
en la distancia máxima proyectada en la dirección del nodo de
destino del paquete.
En el invento, es posible seleccionar nodo
repetidor en todas las direcciones de destino/flujo de los paquetes
representados en la cola 110 de transmisión del nodo de transmisión
considerado. Por ejemplo, la cola de transmisión podría basarse en
paquetes (1) con diferentes paquetes listos para su transmisión.
Alternativamente, la cola de transmisión comprende un número de
memorias intermedias (2), de las que cada memoria intermedia guarda
datos para un destino o flujo determinados. En la segunda
alternativa, los datos de las diversas memorias intermedias se
encapsulan posteriormente en forma de paquete, una vez que se haya
seleccionado un esquema adecuado de modo de enlace. El nodo 100 de
transmisión mantiene una lista de destinos/flujos actualmente
representados en el nodo, permitiendo así la selección entre los
diferentes destinos/flujos. Esto en efecto permite la selección de
nodo repetidor en varias direcciones generales de transmisión. A
partir de la Figura 4B, se puede ver que el paquete PCK Y está
destinado para un destino de una dirección completamente diferente
que el paquete PCK X. En esta dirección, existe un nodo repetidor
200 que comunica un máximo progreso absoluto de transmisión, muy
próximo al intervalo de transmisión del nodo 100 de transmisión.
Desde un punto de vista del progreso de transmisión, es por tanto
más ventajoso transmitir el paquete PCK Y que el paquete PCK X.
Adicionalmente, es posible también considerar,
por ejemplo, aspectos de calidad de servicio (QoS), dado que, por
ejemplo, flujos diferentes podrían tener diferentes requisitos de
QoS, así como imparcialidad entre destinos y/o flujos. La selección
de destino/flujo se transforma por último en una selección de datos
de la cola de transmisión. Por ello es posible, basándose en qué
transmisiones se percibe que van a ser satisfactorias, determinar de
un modo oportunista el paquete más óptimo a enviar.
Un segundo beneficio importante del invento es
que se puede optimizar la calidad de funcionamiento del enlace, en
conjunción con la selección de qué paquete se va a transmitir y qué
nodo repetidor se va a utilizar.
Para poder tratar la optimización de una manera
bien definida, es conveniente introducir una función objetivo
f. En general, la función objetivo f se selecciona
cuidadosamente y se hace depender de a) algunos parámetros de
entrada determinados que caracterizan la red
multi-hop (multi-salto)
(inalámbrica/radioeléctrica), y b) algunas variables que se pueden
seleccionar minuciosamente para optimizar la función objetivo
f.
En este ejemplo particular, la red
multi-hop (multi-salto) se
caracteriza porque cada nodo repetidor tiene como mínimo un coste
asociado hacia al menos un destino. Se podría incorporar en la
función objetivo otra información tal como carga local, estado de
la formación de cola, requisitos de calidad de servicio (QoS) o
carga de batería que queda.
Las variables de optimización incluyen como
mínimo nodo repetidor y flujo y/o destino. Si algún destino (o
algunos destinos) soporta (o soportan) múltiples flujos, la
selección podría ser entonces una combinación de flujo y destino.
Si se usa destino como variable de optimización en lugar de flujo,
el resultado de la selección incluye un destino seleccionado, pero
podrían existir varios flujos al destino seleccionado y por tanto
todavía es una cuestión abierta qué flujo hay que seleccionar. Por
supuesto, se podría llevar a cabo una selección separada adicional
entre estos flujos, por ejemplo, basada en requisitos de QoS o
incluso aleatoriamente. Sin embargo, mediante el uso de flujo como
una variable de optimización, los aspectos de la QoS se podrían
integrar directamente en el proceso conjunto de optimización, lo que
resulta en la selección de un flujo óptimo, tanto desde el punto de
vista de destino como desde el punto de vista de la QoS.
Además, si se desea podría incluirse la
velocidad como una variable. Entonces, las velocidades se determinan
mediante una combinación apropiada de modulación, codificación y
esquema de dispersión.. Más aún, dado que se haya seleccionado una
velocidad óptima, se permite que el nodo de transmisión reduzca
(solamente) su potencia de transmisión si la SNR/SINR de enlace
excede a la necesaria para la velocidad óptima seleccionada. En
general, a los parámetros como modulación, codificación y esquema de
dispersión, potencia de transmisión, pesos de antena y parámetros
de canal de frecuencia se les denomina parámetros de enlace. De ese
modo, el término "parámetros de enlace" incluye los parámetros
de control de enlace de datos (en adelante DLC) en el estrato de
enlace de datos así como parámetros físicos subyacentes de estrato
físico (en adelante PHY). Los parámetros de DLC incluyen tanto
parámetros de control del enlace lógico (en adelante LLC) como los
parámetros de control de acceso al medio (en adelante MAC), y de
ahí que se podría seleccionar un parámetro de enlace a partir de los
parámetros de LLC, MAC y PHY.
La salida de la función objetivo incluye un nodo
de repetidor seleccionado y un destino seleccionado o un flujo
seleccionado a un destino. La selección de destino o flujo afecta a
qué información se envía. Adicionalmente, la optimización de la
función objetivo puede proveer también una combinación apropiada de
modulación, codificación y esquema de dispersión, es decir,
selección de velocidad, así como un conjunto apropiado de
subportadoras o canales de frecuencia a utilizar. Como resultado de
la selección de velocidad, todavía es otra salida adicional una
reducción en potencia de transmisión.
Cuando se formaliza una optimización
considerando parámetros de nodo repetidor, flujo y enlace, se
podrían emplear las notaciones siguientes:
- V
- designa el conjunto de todos los nodos de la red (o de la parte de red considerada).
- Ji
- es el conjunto de nodos repetidores candidatos, es decir, nodos correspondientes a la sonda v_{i}:s de nodo, v_{i} \in V.
- \Phi_{f}
- es el conjunto de flujos en el nodo v_{i} > v_{f} \in V.
- \Psi
- designa uno o una multitud de parámetros de enlace, y por tanto podría ser multi-dimensional con respecto a los parámetros de enlace, teniendo cada parámetro de variable un espacio de definición en el que se podrían asumir valores continuos o discretos. El parámetro de enlace puede depender de los nodos del transmisor v_{i} > v_{f} \in V y del receptor v_{i} > v_{f} \in V, entonces \Psi se designa \Psi_{if}.
Luego se optimiza la función objetivo f. para su
transmisión por medio del nodo v_{i}, usando parámetros de entrada
de los conjuntos anteriores Ji, \Phi_{f} y \Psi para
determinar conjuntamente una combinación óptima de nodo repetidor J,
flujo, así como parámetros de enlace:
donde:
\tilde{J} define el nodo repetidor
elegido:
\tilde{\Phi} define el flujo elegido:
\tilde{\Psi} define el conjunto de valores de
parámetro de enlace para el nodo vi, y podría incluir parámetros de
transmisión y/o de recepción:
Un ejemplo de una función objetivo especial es
el progreso de coste de calidad (en adelante QCP)
(Z^{QCP}). El progreso del coste de calidad (QCP) entre el
nodo vi y vj, para un flujo \varphii \in \Phii se define
como:
donde:
Ci(\varphii) es el coste desde el nodo
v_{i} > v_{f} \in V. hasta el destino para flujo
\varphii \in\Phii . Cada flujo está
asociado con un destino.
Qij es la calidad (por ejemplo, relación
señal/ruido + interferencia) del enlace entre el nodo v_{i} y el
nodo.\mu_{j}
Wi(\varphii) son los parámetros de
ponderación para el nodo v_{i} > v_{f} \in V y para flujo
\varphii \in \Phii
Los parámetros de ponderación podrían ser
cualquier combinación de al menos pesos de priorización fijos, pesos
de priorización adaptados, parámetros relacionados con la QoS
(tales como tiempo oportuno, latencia, etc) criterios de
imparcialidad, etc. Podría ser un poco más natural y claro
incorporar parámetros de QoS en la optimización cuando se considere
el flujo como una variable de optimización, dado que a cada flujo
normalmente le corresponden unos requisitos de QoS determinados.
Esto permite considerar la optimización (que en
este caso se supone que es una maximización) de la función objetivo
basada en el QCP como:
que resulta en una combinación de
nodo repetidor, flujo y uno o más parámetros de enlace. Nótese que
si Z^{QCPma}_{x} es negativa, no se ejecuta
transmisión.
Otra función objetivo ejemplar se basa en el
progreso del coste de información (Z^{ICP}). Se podría usar
la siguiente notación adicional:
\Gamma_{if} es la relación señal/ruido +
interferencia (SINR) en este ejemplo. La SINR puede ser una SINR
instantánea o media. Por ejemplo, se puede determinar dejando que
todas las estaciones repetidoras que intentan transmitir, envíen un
mensaje de interrogación (por multidistribución/radiodifusión) que
permita medir la SNR instantánea.
R_{if} es el conjunto de velocidades
conseguibles entre el nodo v_{i} y el nodo v_{f}, dada por SINR
\Gamma_{if}. Las velocidades se construyen mediante la
combinación de modulación, codificación y esquemas de
dispersión.
El progreso de coste de información (en
adelante ICP) entre el nodo v_{i} y el nodo v_{f} para flujo
\varphii \in \Phii
usando la velocidad r_{if} se define como:
\vskip1.000000\baselineskip
Esto permite considerar la optimización (que
aquí se supone que es una maximización) de la función objetivo
basada en el ICP como:
que resulta en una combinación de
nodo repetidor, flujo y una velocidad seleccionada. Nótese que, si
Z^{ICPmax} es negativo, no se ejecuta
transmisión.
Cuando se use el progreso del coste en alguna
modalidad, la información del coste se puede proveer mediante un
protocolo de determinación de ruta independiente tal como cualquier
protocolo bien conocido de camino más corto (por ejemplo, el de
Bellman Ford), por ejemplo usando, energía, retardo o métrica de
salto, o un protocolo de determinación de ruta más personalizado
para transmisión en diversidad.
El protocolo de determinación de ruta, o
alternativamente otro protocolo de control de topología, podrían
proporcionar la configuración básica de potencia de transmisión.
Adicionalmente, se podrían emplear otros
criterios de selección en la determinación de qué paquete se va a
enviar. Según se ha mencionado anteriormente, un criterio importante
de selección podría se la QoS, es decir, dando prioridad para
paquetes con ciertos requisitos de entrega, por ejemplo retardo o
ancho de banda. En estas condiciones, la métrica del progreso del
coste se podría combinar con parámetros de QoS, tales como datos de
retardo o de tiempo oportuno como una métrica de QoS extendida.
Además, por supuesto es importante proveer cierta clase de
imparcialidad hacia fuentes de la red con el fin de evitar la
privación, la captura de canal, etc.
Aparentemente, el uso del flujo como una
variable de optimización resulta en una elección de dirección de
destino, dado que cada flujo tiene un destino único.
Alternativamente, se puede usar el destino directamente como una
variable de optimización con el fin de considerar dirección como se
ejemplificará más adelante.
\newpage
Un ejemplo particular de una función del
progreso de coste de información, definida como la velocidad
multiplicada por el progreso de coste diferencial (reducción del
coste del nodo de transmisión i nodo de recepción j)
suponiendo que el coste aumenta desde el destino), viene dada a
continuación:
donde Z_{ij}^{(D)} es el
progreso de coste de información para un paquete encabezado en la
dirección hacia el destino D y donde i es el nodo de
transmisión y j es un nodo interrogado. Además, r_{ij}
(SNR_{ij}/SIN_{ij}) es una velocidad soportada entre el
nodo i al nodo j para una SNR/SINR dada entre el nodo
i y el nodo j. Esta función, por ejemplo, se podría
optimizar con respecto a nodo repetidor, nodo de destino y
velocidad. Los costes para el nodo D de destino y la función
objetivo f podrían reflejar cualquiera de una multitud de
factores. Por ejemplo, los costes y la función objetivo podrían
reflejar el progreso de transmisión en distancia geográfica, pero
también se podría usar otra medida de progreso de coste. El progreso
de transmisión en distancia geográfica se podría determinar, por
ejemplo, basándose en la información de la posición tal como la
información del GPS (sistema de posicionamiento global) o estimarse
basándose en cálculos de atenuación a lo largo del
trayecto.
La medida del progreso de coste de información
se determina, una vez que un nodo ha recibido uno o más mensajes de
respuesta con valores esperados de SNR/SINR, pero antes de que se
transmita el mensaje de respuesta subsiguiente. En la práctica,
esto usualmente significa que el transmisor atraviesa la memoria
intermedia y determina el progreso de coste para cada paquete. Como
varios paquetes podrían tener el mismo destino, basta determinar la
medida para el paquete de "mismo destino" más importante, pero
todavía haciéndolo para todos los destinos o flujos representados en
la memoria intermedia.
En la referencia [12], se investigaron las
velocidades óptimas de radio de acción de transmisión y de código
en una red radioeléctrica de paquetes de saltos con carga elevada
mediante una medida denominada de calidad de funcionamiento de
progreso de transmisión de eficacia de información. La diferencia en
este caso es que no se usa el progreso de transmisión de eficacia
de información como una medida de la calidad de funcionamiento,
sino más bien como una función objetivo a optimizar. Esto se hace
posible debido a la fase de interrogación-respuesta
y a la selección entre múltiples nodos repetidores candidatos. Lo
racional detrás de una función objetivo basada en progreso de
transmisión de información es que la "velocidad sobre el suelo"
para un paquete o, equivalentemente, la velocidad multiplicada por
la distancia recorrida hacia el destino, deberá ser lo más alta
posible. La expresión para el progreso de transmisión de
información definida más adelante es útil con fines de evaluación,
e ilustra la existencia de un valor máximo. Nótese que el análisis
de la métrica en lo que se expone a continuación no sigue la
referencia [12]. Supóngase, por ejemplo, que un número infinito de
nodos repetidores están situados a lo largo de una línea en la
dirección deseada de encaminamiento, y uno está explorando el nodo
óptimo para enviar así como a qué velocidad debería usarse. Una
buena medida consiste en usar entonces el progreso de transmisión
de información, Z, dado por la fórmula de capacidad de canal de
Shannon multiplicada por la distancia de salto:
donde P es la potencia de
transmisión, N es la potencia de ruido, \alpha es la constante de
propagación (típicamente entre 2-4 a 2 para
propagación en espacio libre), Const es una constante de
propagación, B es el ancho de banda y R es la distancia entre el
transmisor y el
receptor.
Con B= 20 MHz, N = k.T.B.NF (donde NF =
10 dB, T= 273 + 25ºK, k = 1,38e-23),
\alpha= 2,6, los valores óptimos para diferentes niveles de
potencia de transmisión son claramente evidentes en la Figura 5.
Sin embargo, el máximo progreso de transmisión
en sí mismo no se puede expresar en una forma cerrada. No obstante,
la distancia óptima R_{Opt} puede aportar el límite superior de la
eficacia de canal como:
Ello ilustra que en general no se necesitan
grandes constelaciones de señal, es decir, para \alpha= 2, bastará
con una constelación de señal con 3 bps/Hz. Aún cuando la
optimización de enlace se ejemplificó con una métrica de coste
basada en distancia e información, se podrían usar otras métricas
que cumplan criterios objetivos similares.
Como se podría emplear adaptación de enlace, los
nodos en comunicación ejercitarán la funcionalidad para
fragmentación, el ensamblaje y posiblemente
multiplexación/desmultiplexación.
\newpage
Ahora se ilustrará que el invento propuesto
tiene también beneficios en un entorno de desvanecimiento
(Rayleigh). Para simplicidad del análisis, se podría suponer que el
nodo emisor tiene un gran número de círculos concéntricos donde se
podrían situar los nodos potenciales de recepción. El óptimo
progreso de transmisión de información se puede estimar con la
relación:
donde
es el progreso de transmisión de
información
y
es la función de densidad de
potencia (en adelante pdf) para diversidad de selección
y
es la NSR/NISR promedio como una
función de la distancia R
y
es el número medio de nodos en un
círculo concéntrico a distancia R. Esto significa que el orden de
diversidad aumenta radicalmente para grandes distancias, pero
depende también de la densidad de nodos, reflejada en el parámetro
Const.
Mediante un cálculo numérico se obtienen las
curvas de la Figura 6 para los mismos parámetros anteriormente
mencionados, con P = 1W, y varios valores de Const. Nótese
que en la práctica, el orden de diversidad será limitado en
contraste con el caso en que se use una pdf definida matemáticamente
para la SNR/SINR que tiene una cola muy larga con un valor que no
es cero para altos valores de SNR/SINR. Está claro en cualquier caso
que la diversidad aumenta el progreso de transmisión de
información.
Cuando se envían grandes cantidades de mensajes,
es vital mantener los gastos generales y el consumo de energía lo
más bajos que sea posible. Esto se podría conseguir mediante la
minimización de las cantidades de información en los paquetes por
señalización implícita. Por ejemplo, en lugar de usar la dirección
completa de los nodos candidatos, se podrían usar direcciones
asignadas localmente (y con carácter exclusivo) (por ejemplo, bajo
el control de un protocolo de determinación de ruta). Como las
direcciones son locales, será suficiente con direcciones cortas.
Otro método es transmitir solamente a los nodos candidatos que
tengan un progreso de coste positivo o un progreso de coste dentro
de un margen o intervalo específicos (por ejemplo, que exceda de un
valor umbral positivo). De aquí, el campo de dirección es
reemplazado por un campo con un requisito de coste más bajo. Se
podría también asignar direcciones a los nodos candidatos
implícitamente mediante la indicación de que son (un conjunto de )
vecinos de algún vecino de un nodo de transmisión. Por ejemplo, a un
nodo candidato se le asigna explícitamente una dirección en el
paquete, y a uno o más de otros nodos candidatos repetidores
adecuados se les asigna implícitamente una dirección mediante la
indicación en el paquete que son vecinos del nodo candidato al que
se ha asignado explícitamente una dirección. Esto requiere que se
ejecute un protocolo que establezca relaciones entre vecinos, por
ejemplo, una función incorporada en un protocolo de determinación
de ruta, como es bien conocido en Internet (mensajes de
"Hola"). Ello significa que los gastos generales no tienen que
ser tan altos como se podría suponer.
Debe hacerse notar también que las etapas
anteriores a t_{i}, es decir, lo que activa a un nodo para
transmitir, dependen normalmente de qué método de acceso al medio o
canal se ha usado. Por ejemplo, se podrían usar el sistema ALOHA a
intervalos, acceso múltiple por detección de la portadora (en
adelante CSMA), o incluso un esquema con ocasiones de transmisión
programadas (como en el STDMA)
El invento permite que un grupo de nodos actúen
juntos en relación de cooperación para mejorar la fidelidad de
comunicación, por ejemplo por medio de la diversidad. Una opción
adicional es asignar estaciones predeterminadas que ejercen
funciones de control mediante la recepción y transmisión de mensajes
de control.
Las disciplinas de formación de colas son
importantes, dado que constituyen la clave para compartir
equitativamente los recursos de la red y proveen aplicaciones
críticas con garantías de calidad de funcionamiento. En general, se
establece una diferencia entre disciplinas de formación de colas
desarrolladas para aplicaciones del mejor esfuerzo (es decir,
aplicaciones sin requisitos de QoS) y disciplinas desarrolladas para
aplicaciones de servicio garantizado (es decir, aplicaciones con
requisitos de QoS). Para las conexiones del mejor esfuerzo, el
objetivo más importante es compartir los recursos de una manera
equitativa, y son ejemplos de formación de colas de algoritmos
desarrollados para este tipo de servicio los siguientes: 1) Round
Robin ponderado; 2) Round Robin con déficit; y 3) Formación de
colas equitativa ponderada, todos ellos tratando de emular el
algoritmo de compartimiento de procesador generalizado.
Naturalmente, para las aplicaciones con servicio garantizado el
objetivo más importante es dar garantías de calidad de
funcionamiento, y son ejemplos de disciplinas de formación de colas
que cumplen esta tarea los siguientes: 1) Formación de colas
equitativa ponderada; 2) Reloj virtual; y 3) Fecha de vencimiento
más temprana.
La Figura 7 es un diagrama esquemático de
bloques de las partes relevantes en el lado transmisor de acuerdo
con una realización ejemplar del invento. El nodo 100 de transmisión
de la Figura 7 comprende básicamente un controlador general 105,
una memoria intermedia de transmisión 110, una unidad 120 de
interrogación/sonda, una unidad de encapsulación 130, una unidad
140 de codificador y modulación, una cadena de transmisión
convencional 150 conectada a una antena o a un sistema de antena,
un controlador de parámetros de transmisión 160, una cadena de
recepción convencional 170, una unidad de desmodulación y
descodificador 180, una unidad 190 para realizar un proceso de
selección conjunta con el fin de seleccionar datos, un nodo
repetidor y un modo opcional de enlace, una memoria intermedia 192
de receptor y una unidad 194 para suministrar información de coste
del multi-hop (multi-salto).
En la primera ronda (1), se transfiere una sonda
de interrogación a la unidad de encapsulación 130 para encapsulación
y asignación de dirección (explícita y/o implícita). Desde una
perspectiva de asignación de dirección, el nodo de transmisión
emplea típicamente radiodifusión o
multi-distribución para transmitir el mensaje de
interrogación a los nodos repetidores candidatos seleccionados en
la red multi-hop (multi-salto). Los
nodos repetidores candidatos se podrían seleccionar, por ejemplo,
mediante el controlador general 105 basándose en información de
coste del multi-hop (multi-salto)
obtenida de un protocolo de determinación de ruta subyacente, quizás
junto con información adicional. La sonda de interrogación
encapsulada se transfiere a la unidad 140 de codificador y
modulación para codificación 142 y modulación 144, y además continúa
a la cadena de transmisión 150 para transmisión hacia los nodos
candidatos repetidores. El nivel de potencia de transmisión y/o los
pesos de antena usados para transmisión vienen dados por el
controlador de parámetros de transmisión 160.
En la segunda ronda (2), el nodo de transmisión
100 recibe mensajes de respuesta de un número de nodos repetidores
candidatos por medio de la cadena de recepción 170 y de la unidad
180 para desmodulación 182 y descodificación 184. Luego, los
mensajes de respuesta se transfieren a la unidad de decisión 190,
que entonces selecciona datos, nodo repetidor y opcionalmente
también modo de enlace para transmisión en un proceso de decisión
conjunta. Preferiblemente, la unidad de decisión 190 realiza una
optimización conjunta basada,, por ejemplo, en el progreso del
coste, como se ha descrito con detalle anteriormente. En el proceso
de decisión/optimización, la unidad de decisión 190 normalmente
hace uso de información de calidad de funcionamiento del enlace tal
como las SNR/SINR comunicadas en los mensajes de respuesta, de
información sobre qué destinos/flujos están representados en el
nodo, así como información de coste del multi-hop
(multi-salto) de un protocolo de determinación de
ruta subyacente tal como el Bellman-Ford o un
protocolo similar. En el nodo de transmisión 100, dicha información
de coste preferiblemente se reúne y/o genera en la unidad 194 de
información de coste del multi-hop
(multi-salto), que está conectada a la unidad de
decisión 190. Se puede recuperar la información sobre destinos y/o
flujos seleccionables, por ejemplo, mediante la investigación de la
cola de transmisión manteniendo una lista independiente de
destinos/flujos presentes actualmente en el nodo.
Los datos seleccionados se transfieren luego
desde la cola de transmisión 110 a la unidad de encapsulación 130,
que encapsula los datos y configura la dirección al nodo repetidor
seleccionado. La información encapsulada de paquetes se transfiere
luego a la unidad 140 de codificador y modulación, la cual lleva a
cabo la codificación y la modulación de acuerdo con el modo de
enlace seleccionado antes de que la información de paquete se
transmita al nodo repetidor seleccionado.
En la tercera ronda (3), se podría emplear
opcionalmente un acuse de recibo de datos procedente del nodo
repetidor seleccionado para retirar los datos correspondientes de
la cola de transmisión 110.
Las unidades individuales de control e
información, tales como el controlador de parámetros de transmisión
160, la unidad 190 de proceso de decisión conjunta y la unidad 194
de información de coste del multi-hop
(multi-salto) podrían cooperar o incluso integrarse
en el controlador general 105, que en sí mismo podría incluir
funcionalidad de control adicional.
La Figura 8 es un diagrama esquemático de
bloques de partes relevantes del lado receptor de acuerdo con una
realización ejemplar del invento. El nodo repetidor candidato de la
Figura 8 comprende básicamente una cadena de recepción convencional
210 conectada a una antena o a un sistema de antena, un estimador
220 de calidad de funcionamiento de enlace, una unidad 230 para
desmodulación y descodificación, una memoria intermedia 240 de
recepción, una unidad de acuse de recibo 250, una unidad 260 de
identificación de nodo de transmisión, una unidad de encapsulación
270, una unidad de codificador y modulación 280, una cadena de
transmisión convencional 290 conectada a una antena o a un sistema
de antena, y una cola 295 de transmisión.
El nodo repetidor candidato recibe un mensaje de
interrogación de uno o más nodos de transmisión de la red
multi-hop (multi-salto) a través de
la cadena de recepción 210. Para multidistribución, el nodo
repetidor candidato incluye funcionalidad (que no se ha mostrado)
para determinar si un mensaje de interrogación está destinado para
nodo repetidor mediante la investigación de información de
asignación de dirección explícita y/o implícita en el mensaje de
interrogación recibido. En lo que sigue, se considerará el caso en
el que el mensaje de interrogación está destinado realmente para el
nodo repetidor candidato.
En la ronda (1A), el estimador 220 de calidad de
funcionamiento de enlace estima una medida de la calidad de
funcionamiento tal como una SNR/SINR (o alternativamente transforma
el valor de la SNR/SINR en una velocidad soportada) para su
transmisión de vuelta al nodo que interroga en un mensaje de
respuesta. La estimación se transfiere a la unidad de encapsulación
270 para encapsulación y asignación de direcciones. La información
de respuesta encapsulada se transmite luego al nodo de transmisión
que interroga mediante el uso de la unidad 280 para codificación 282
y modulación 284, así como a la cadena de transmisión 290.
Si la dirección de transmisor está incluida en
el mensaje de interrogación, el mensaje se transfiere también, en
la ronda (1B), a través de la unidad 230 para desmodulación 232 y
descodificación 234 a la memoria intermedia de recepción 240. La
unidad 260 de identificación de nodo de transmisión investiga el
mensaje de interrogación recibido y extrae la dirección de
transmisor para transferirla a la unidad de encapsulación 270. La
dirección de transmisor se puede usar entonces por la unidad de
encapsulación 270 para que el mensaje de respuesta llegue al nodo de
transmisión de interrogación.
Si se selecciona el nodo repetidor candidato 200
por el nodo de transmisión de interrogación, el nodo repetidor
recibe típicamente una señal de paquete del nodo de transmisión a
través de la cadena de recepción 210. En la segunda ronda (2), la
señal de paquete recibida luego se desmodula y descodifica en datos
de paquete que se transfieren a la memoria intermedia de recepción
240. Entonces, la unidad 250 de acuse de recibo podría emitir un
acuse de recibo de datos (en adelante ACK) para su transmisión al
nodo de transmisión correspondiente.
Los datos de paquete guardados en la memoria
intermedia de recepción 240 se podrían transferir subsiguientemente
a la cola de transmisión 295 para su posterior transmisión a los
nodos repetidores candidatos y luego continuar en la red
multi-hop (multi-salto).
Debe hacerse notar que el receptor podría
realizar un control de congestión, por ejemplo cuando la memoria
intermedia de recepción excede de un valor umbral determinado de
almacenamiento. Esto se podría efectuar cuando se reciba un mensaje
de interrogación, no respondiendo o incluyendo en la respuesta una
indicación de que el receptor no puede recibir.
Según se ha mencionado anteriormente, debe
entenderse que el proceso de selección conjunta se podría distribuir
a un nodo de control asociado que fuese responsable de uno o más
nodos de transmisión.
La Figura 9 ilustra el flujo de información para
un nodo de control responsable por el proceso de selección para uno
o más nodos de transmisión. El nodo de control 300 responde
típicamente a información de coste del multi-hop
(multi-salto) obtenida, por ejemplo, de un protocolo
de determinación de ruta subyacente, información sobre qué
destinos/flujos están representados en los respectivos nodos de
transmisión, así como información de calidad de funcionamiento de
enlace según se haya comunicado por medio de mensajes de respuesta.
Esto significa que los nodos repetidores candidatos podrían enviar
sus mensajes de respuesta al nodo de control 300. El nodo de
control 300 podría entonces realizar el proceso de decisión conjunta
para seleccionar una combinación de destino/flujo, nodo repetidor,
y parámetros de enlace opcionales para cada nodo de transmisión
asociado con el nodo de control. Finalmente, el nodo de control,
que podría desempeñar un papel más o menos central, transfiere
información sobre destino/flujo, nodo repetidor y parámetros
opcionales de enlace que se haya seleccionado a cada uno de sus
correspondientes
ndos.
ndos.
Como se ha indicado anteriormente, la MDF se
podría combinar y adaptar para gestionar el caso de receptores que
empleen detectores de múltiples usuarios (en adelante MUD), es
decir, capaces de descodificar múltiples señales al mismo tiempo.
En una realización ejemplar del invento con respecto a la MUD y la
MDF, se usa una sola velocidad de datos fija (o velocidad limitada
superior) a lo largo de toda la red y se supone que es conocida por
todos los nodos. Supóngase que cada uno de un número de nodos
repetidores candidatos es capaz de recibir y descodificar mensajes
de interrogación de múltiples nodos de transmisión. Cada nodo que
recibe múltiples mensajes de interrogación determina típicamente
qué nodos de transmisión se pueden descodificar, y generalmente
determina información de calidad de funcionamiento de enlace tal
como SNR/SINR o información de velocidad para cada enlace. En una
implementación prácticamente factible, cada nodo de recepción
determina un denominado vector de SNR/SINR que representa múltiples
mensajes de interrogación recibidos, y luego selecciona a qué nodo
o nodos de interrogación debería enviarse un mensaje de respuesta
basado en SNR/SINR, seleccionando normalmente sólo nodos con
enlaces de alta calidad de funcionamiento. El nodo que recibe el
mensaje de respuesta evalúa el mensaje conjuntamente con otros
posibles mensaje de respuesta de otros nodos candidatos, y comprueba
a qué nodo repetidor podría transmitirse y qué paquete de datos es
el más óptimo para transmitir. Después de seleccionar un paquete de
datos, el nodo de transmisión envía el paquete y espera en respuesta
un acuse de recibo. En una extensión del esquema combinado de MDF y
MUD anteriormente mencionado, un nodo de transmisión determina los
parámetros de enlace incluyendo una velocidad deseada para
transmitir con ella y transporta la información de velocidad en el
mensaje de interrogación. Entonces, un nodo que reciba múltiples
mensajes de interrogación podría considerar la información de
velocidad en el proceso de determinación de transmisor factible (o
de transmisores factibles).
Si se usa el acceso múltiple ortogonal con
división de frecuencia (en adelante OFDMA), el invento puede
realizar además una elección oportunista para seleccionar qué
sub-portadora (canal de frecuencia) o conjunto de
sub-portadoras (canales de frecuencia) usar entre
múltiples sub-portadoras, es decir, multiplexar a
múltiples usuarios en símbolos únicos de OFDM. En este caso, se
informa a los nodos repetidores sobre la selección para una
descodificación correcta. La estructura de multiplexación se podría
indicar, por ejemplo, en el encabezamiento del paquete de datos.
Asimismo, nótese que se podrían seleccionar como objetivo múltiples
destinos y/o flujos mediante el uso de diferentes partes del
espectro, y entonces la selección conjunta lo tiene en cuenta.
Asimismo, el invento se podría combinar con una
SDF estándar según se ha indicado en [8], si se permite que se
añadan o incorporen mensajes de control adicionales en los mensajes
de MDF propuestos. En dicho caso, después de la fase de respuesta,
se selecciona un conjunto de nodos candidatos sobre los que actúa la
SDF.
El novedoso esquema de transmisión propuesto por
el invento se podría combinar también con conformación del haz. En
la MDF, una estación repetidora podría incorporar aspectos de
conformación del haz cuando se prepare para una transmisión. Al
hacerlo así, aparte de seleccionar un nivel de potencia y una
dirección del haz, se pueden seleccionar los parámetros del haz
para asegurar que probablemente se va a encontrar un número
suficiente y apropiado de potenciales nodos repetidores o
estaciones repetidoras Esto significa que existe una interacción
entre ganancia de antena y ancho de banda de antena. La elección
específica de los parámetros de transmisión de antena podría ser
aleatoria, pero preferiblemente refleja la topología e incorpora
aspectos de QoS. Nótese que los mismos parámetros de transmisión se
adhieren a la transmisión del mensaje de interrogación así como al
mensaje de datos. Alternativamente, la MDF se puede usar también en
el contexto de la comunicación con entrada
múltiple-salida múltiple (en adelante MIMO) en la
selección de un solo flujo a un usuario.
Adicionalmente al hecho de que ninguna técnica
anterior permite la selección conjunta de una combinación de
destino/flujo entre múltiples destinos/flujos, de nodo repetidor
entre múltiples nodos candidatos repetidores así como parámetros
opcionales de enlace, a continuación se resume un número de
diferencias adicionales.
El HSDPA, la HDR y la concentración oportunista
del haz (en adelante OB) tienen como objetivo la red celular,
mientras que la MDF tiene como objetivo:
- una red multi-hop
(multi-salto) con,
- un protocolo de acceso múltiple distribuido,
y
- con estaciones potencialmente móviles.
El HSDPA, la HDR y la OB deben enviar cualquier
paquete directamente a su estación móvil (en adelante MS) de
destino, mientras que la MDF podría seleccionar entre múltiples
nodos repetidores (lo que no tiene sentido y no es posible en
absoluto en el HSDPA, la HDR o la OB) Esto significa que la MDF
puede ofrecer un grado mayor de diversidad así como grados
adicionales de libertad en la selección de nodo de recepción. La
mayor flexibilidad (implicada por los grados adicionales de
libertad) se podría usar también para conformar y aumentar la QoS
con mayor extensión con respecto a la elección más limitada que
ofrece el HSDPA y técnicas similares.
El HSDPA y la HDR normalmente no tienen
coordinación entre las estaciones base y un ciclo de control más
lento que el de la MDF, lo que implica que la situación real de la
SNR/SINR podría cambiar desde la comunicación hasta que se
transmiten los datos. En la MDF, el protocolo de tres/cuatro fases
asegura que la SNR/SINR comunicada de la fase de respuesta de
interrogación permanece la misma (o se mejora) sobre la totalidad de
la fase de datos. La SNR/SINR de la MDF podría mejorarse, por
ejemplo, si alguna estación decide no transmitir, pero no se
puede
empeorar.
empeorar.
\newpage
El HSDPA y la HDR usan continua comunicación de
enlace ascendente de información de SNR/SINR para usuarios activos
de HSPDA, mientras que las fases de
interrogación-respuesta de la MDF permiten
interrogar sobre una base instantánea a un número limitado de
estaciones candidatas de sus respectivas SNR/SINR instantáneas. El
HSDPA podría incluso tener hasta centenares de estaciones que
señalen continuamente sus SNR/SINR experimentados.
NOTA IMPORTANTE: Como la OB no se ha
realizado en la práctica, y no se han descrito con detalle aspectos
de protocolo, no se sabe cómo se comportará la OB. Sin embargo, se
ha indicado que no se necesitan cambios a la MS (probablemente
significando CDMA). Ello significa que probablemente la OB es
similar a la HDR.
\vskip1.000000\baselineskip
El encaminamiento oportunista usa en general una
característica de monitorización que actúa en una escala de tiempo
lento (lo que significa que es una actividad de fondo) y que
actualiza una base de datos de encaminamiento de estación
repetidora. En contraste, la MDF usa una primera adaptación por
medio de la fase de interrogación-respuesta para
realizar decisiones locales de transmisión rápida.
El encaminamiento oportunista no soporta
transmisiones en paralelo, es decir, un paquete (por ejemplo de
control o de datos) transmitido al menos a dos estaciones
adyacentes, mientras que la MDF podría aprovechar la posibilidad de
enviar paquetes de control (paquetes de interrogación y de
respuesta) a múltiples estaciones adyacentes.
\bullet El encaminamiento oportunista no
emplea radiodifusión/multidistribución de mensajes y/o de datos de
interrogación.
\vskip1.000000\baselineskip
En relación con la SDF estándar, según se ha
indicado en [8], que es su pariente más cercano, el invento
propuesto está garantizado para funcionar siempre mejor que la SDF
estándar - que de por sí ha demostrado ser superior a los esquemas
tradicionales de encaminamiento por el camino más corto - dado que
el canal es estacionario sobre el intercambio de tres/cuatro fases y
de que la medida y el ajuste del nivel de potencia son precisos.
La razón de que el invento propuesto se comporta
mejor estriba en que, en contraste con la SDF estándar en la que un
solo paquete en alguna velocidad de datos selecciona entre un número
limitado de repetidores, el invento permite la selección entre más
repetidores para múltiples paquetes mientras que al mismo tiempo
optimiza con adaptación los parámetros de enlace para una
comunicación óptima. Aún con pequeños errores de medida y ajuste de
potencia, se espera que la calidad de funcionamiento sea superior.
El beneficio relativo de la MDF sobre la SDF será más significativo
cuando la potencia de transmisión sea baja. Esto se debe a que en
grandes radios de acción de la comunicación, incluso la SDF con una
"dirección" restringida de transmisión tiene probabilidades
para encontrar múltiples nodos cerca del radio de acción de la
comunicación y en la "dirección" correcta.
Otra diferencia es que la "SDF estándar"
(principalmente) toma decisiones con carácter retroactivo y el
invento toma una decisión anterior a la transmisión de datos.
Todavía, en la referencia [8], se ha propuesto también una
realización alternativa de la SDF basada en un servicio de
transferencia fiable (en adelante RTS) multidistribución y en
servicios de pruebas de conformidad (en adelante CTS) unidifusión.
Esto es similar a IEEE802.11 DCF, adquisición de suelo, pero
aumentado con un RTS multidifusión y destinado al encaminamiento
multi-hop (multi-salto). Incluso si
la decisión se toma en el mismo orden, carece de la selección entre
múltiples paquetes así como la adaptación de enlace oportunista
sugerida.
En otras palabras, la SDF se concentra en la
selección de nodo repetidor y en la realización de la transmisión
para un paquete cada vez, mientras que la MDF podría seleccionar de
un modo oportunista entre múltiples paquetes. Adicionalmente, en la
realización principal de la SDF, se despliega la idea de una
decisión de transmisión con carácter retroactivo (después que se ha
enviado el paquete de datos). Por otra parte, la MDF decide
exactamente qué paquete enviar (basándose en el proceso de
interrogación-respuesta).
En resumen, el aprovechamiento de los efectos de
la diversidad de múltiples usuarios en general es una buena
propiedad. Aparte de esto, se puede seleccionar dirección de
repetidor (nodo repetidor) mediante una sabia elección de paquete,
y también aprovechar y beneficiarse de un canal de desvanecimiento.
Nótese que los beneficios en SNR/SINR se deben tanto a los picos de
desvanecimiento de la señal deseada, como a los desvanecimientos
mínimos debidos a fuentes de interferencias e involuntarias.
Adicionalmente, el esquema permite que se defina una métrica para
situaciones de SNR/SINR instantáneas y su estructura permite la
maximización del caudal y la minimización del retardo. Un ejemplo
especial de dicha métrica podría ser una medida conjunta de la
cantidad de información que se envía en combinación con el progreso
hacia la fuente de destino.
A la vista de lo anteriormente expuesto, debe
reconocerse que el invento mencionado podría incorporar o aprovechar
otros aspectos. Por ejemplo, se podrían usar otros protocolos tal
como el Sedes [13]. Se podrían desplegar una variedad de protocolos
de determinación de ruta y de métricas de costes El invento podría
combinarse con mecanismos de control de congestión, por ejemplo,
variando con adaptación la probabilidad de transmisión. El invento
podría enviar también múltiples paquetes consecutivamente en una
ranura de tiempo siempre que haya espacio en la ranura de tiempo y
que la transmisión se adhiera a las reglas prescritas por el invento
(es decir, multiplexar varios paquetes dentro De una ranura de
tiempo).
Las realizaciones anteriormente descritas se han
expuesto simplemente a título de ejemplo, y debe entenderse que el
presente invento no se limita a ellas. Las modificaciones, cambios y
perfeccionamientos adicionales que conserven los principios básicos
subyacentes descritos y reivindicados en la presente memoria están
dentro del alcance del invento.
\vskip1.000000\baselineskip
Con el fin de definir la SNR para un
descodificador de MUD, las señales recibidas se ordenan de acuerdo
con los niveles de potencia:
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
luego se confecciona una lista de
las identidades de los códigos de transmisión de acuerdo con la
lista ordenada de potencias de recepción. Para cada elemento de la
lista existe una SNR_{k} correspondiente de acuerdo
con:
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
donde N es la potencia de ruido, y
P_{k} es la potencia de
recepción.
\vskip1.000000\baselineskip
La lista de identidades de transmisión y de las
SNR correspondientes se usa luego, por ejemplo, por el propio nodo
para seleccionar a qué nodo (o nodos) de transmisión debería
responder, o se envía por multidistribución/radiodifusión en el
mensaje de respuesta. Alternativamente, se podrían determinar las
velocidades (o los modos de comunicación con alguna corrección de
errores sin canal de retorno (en adelante FEC) y modulación) y
enviarse de vuelta en el mensaje de respuesta. Esto permite que se
tengan en cuenta aspectos detallados de canal tales como la
selectividad de frecuencia.
[1] R. Rom, M. Sidi, "Multiple
access Protocols, Performance and Analysis",
Springer-Verlag, New York, 1990,
ISBN-0-387-97253-6,
pp.1-5.
[2] "Enhanced Interior Gateway Routing
Protocol" as printed April 7, 2003 from
www.cisco.com/warp/public/
103/eigrp-toc.pdf.
103/eigrp-toc.pdf.
[3] R. Nelson and L. Kleinrock,
"The spatial Capacity of a slotted ALOHA multihop packet radio
network with capture", in Traans. On Com., Jun 84.
[4] J. Rubin and J:D: Tornow,
"The DARPA packet radio network protocols" in IEEE Proceedings,
Ja. 87 pp.21'32
[5] M. B. Pursely and H:B: Russel,
"Network protocols for frequency-hop packet radios
with decoder side information", in IEEE J. selected Areas of
Com., 12 (4) 1994, pp. 155-174
[6] US Patent 6.097.703
[7] International Patent Application Publication
WO 98/56140.
[8] Us Patent Application WO 2002/0051425
A1.
[9] "UTRA (Universal Terrestriaal Radio
Access) High Speed Downlink Packet Access (HDSPA)", 3 GPP, TS
[25.038], v.0.1.0, September, 2001.
[10] TIA/EIA IS-856, "CDMA
2000: High rate packet data air interface specification", Sfd.,
Nov. 2000.
[11] P. Viswanath, D. Tse anf R.
Larcia, "Opportunistic Beamforming using Dumb Antennas",
IEEE Transactions on Information Theory, vol. 48 (6), June,
2002.
[12] M. W. Subbarao and B.I,
Hughes, "Optimum Transmission Ranges and Codes Rates for
Frequency-Hop Packet Radio Networks" in IEEE
Transactions on communication, Vol. 48, No. 4, April
2000.
[13] R. Rozovsky and P.R. Kumar,
"SEEDEX: A MAC protocol for ad hoc networks", Proceedings of
The ACM Symposium on Mobile Ad Hoc Networking & Computing,
MobiHoc 2001, pp. 67-55, Long Beach, Oct.
4-6, 2001.
Claims (54)
1. Un método para transmitir información en una
red multi-hop (multi-salto) que
tiene múltiples nodos, cuyo método comprende las etapas de:
- seleccionar conjuntamente para al menos un
nodo de transmisión (100):
- i)
- un nodo repetidor entre múltiples nodos repetidores candidatos, y
- ii)
- al menos uno de:
- a)
- un destino entre múltiples destinos representados en la cola de transmisión (110) de dicho al menos un nodo de transmisión; y
- b)
- un flujo entre múltiples flujos representados en la cola de transmisión (110) de dicho al menos un nodo de transmisión;
- seleccionar un conjunto de información de la
cola de transmisión (110) de dicho al menos un nodo de transmisión
basándose en al menos uno del destino y flujo seleccionados; y
- transmitir el conjunto seleccionado de
información al nodo repetidor seleccionado (200).
2. El método de acuerdo con la reivindicación 1,
en el que dicha etapa de seleccionar conjuntamente comprende además
seleccionar iii) al menos un parámetro de enlace, y dicha etapa de
transmitir el conjunto seleccionado de información al nodo repetidor
seleccionado (200) se realiza basándose en dicho al menos un
parámetro de enlace seleccionado.
3. El método de acuerdo con la reivindicación 1,
en el que dicha etapa de seleccionar conjuntamente comprende la
etapa de seleccionar conjuntamente una combinación de nodo repetidor
y destino entre dichos múltiples nodos repetidores y dichos destinos
múltiples, y dicha etapa de seleccionar un conjunto de información
comprende la etapa de seleccionar un conjunto de información que se
dirige al destino seleccionado de la cola de transmisión (110).
4. El método de acuerdo con la reivindicación 1,
en el que dicha etapa de seleccionar conjuntamente comprende la
etapa de seleccionar conjuntamente una combinación de nodo repetidor
y flujo entre dichos múltiples nodos repetidores y dichos flujos
múltiples, y dicha etapa de seleccionar un conjunto de información
comprende la etapa de seleccionar un conjunto de información que
pertenece al flujo seleccionado de la cola de transmisión (110).
5. El método de acuerdo con la reivindicación 1,
en el que dicha etapa de seleccionar conjuntamente se realiza
basándose en información que representa la calidad de funcionamiento
del enlace entre dicho al menos un nodo de transmisión y cada uno de
dichos múltiples nodos repetidores candidatos.
6. El método de acuerdo con la reivindicación 1,
en el que dicha etapa de seleccionar conjuntamente se realiza
basándose en la optimización de una función objetivo que incluye
progreso de coste de información.
7. El método de acuerdo con la reivindicación 1,
en el que dicha etapa de seleccionar conjuntamente se realiza
basándose en al menos un parámetro de calidad de servicio.
8. El método de acuerdo con la reivindicación 1,
que comprende además las etapas de:
- transmitir, mediante dicho al menos un nodo de
transmisión (100) un mensaje de interrogación a dichos múltiples
nodos repetidores candidatos de la red; y
- responder, mediante cada uno de dichos
múltiples nodos repetidores candidatos, en respuesta a dicho mensaje
de interrogación, con un mensaje de respuesta para dicho al menos un
nodo de transmisión;
en donde dicha etapa de seleccionar
conjuntamente se realiza al menos en parte basándose en dichos
mensajes de respuesta de dichos múltiples nodos repetidores
candidatos.
9. El método de acuerdo con la reivindicación 8,
que comprende además las etapas de:
- determinar para cada uno de dichos nodos
repetidores candidatos la calidad de funcionamiento del enlace entre
dicho al menos un nodo de transmisión (100) y el nodo repetidor
candidato basándose en el mensaje de interrogación recibido; y
- responder, mediante cada uno de dichos nodos
repetidores candidatos, a dicho al menos un nodo de transmisión
(100), con un mensaje de respuesta que incluye dicha información
representativa de calidad de funcionamiento de enlace,
en el que dicha etapa de seleccionar
conjuntamente se realiza al menos en parte basándose en dicha
información representativa de calidad de funcionamiento del enlace
incluida en los mensajes de respuesta de dichos múltiples nodos
repetidores candidatos.
10. El método de acuerdo con la reivindicación
9, en el que dicho mensaje de interrogación se transmite usando al
menos un parámetro de transmisión predeterminado, y dicho conjunto
seleccionado de información se transmite subsiguientemente al nodo
repetidor seleccionado usando sustancialmente el mismo al menos un
parámetro de transmisión predeterminado que se usó para la
transmisión del mensaje de interrogación.
11. El método de acuerdo con la reivindicación
10, en el que se hacen funcionar múltiples nodos de transmisión para
la transmisión de mensajes de interrogación sincronizada en el
tiempo así como para la transmisión de información sincronizada en
el tiempo.
12. El método de acuerdo con la reivindicación
10, en el que dicho al menos un parámetro de transmisión
predeterminado incluye al menos uno de entre el nivel de potencia de
transmisión y pesos de antena.
13. El método de acuerdo con la reivindicación
8, en el que dichas etapas de transmitir un mensaje de
interrogación, responder con un mensaje de respuesta, seleccionar
conjuntamente y transmitir información, se realizan dentro de un
período de tiempo que tiene una duración menor que el tiempo de
coherencia de canal.
14. El método de acuerdo con la reivindicación
1, en el que dicho al menos un nodo de transmisión (100) determina,
basándose en cada mensaje de respuesta recibido, información
representativa de calidad de funcionamiento de enlace para el enlace
correspondiente entre dicho al menos un nodo de transmisión y el
nodo repetidor candidato que responde, y dicha etapa de seleccionar
conjuntamente se lleva a cabo basándose en dicha información
representativa de calidad de funcionamiento de enlace.
15. El método de acuerdo con la reivindicación
8, que comprende además, para al menos uno de dichos nodos
repetidores candidatos, las etapas de:
- recibir, de múltiples nodos de transmisión,
mensajes correspondientes de interrogación;
- determinar, en respuesta a cada mensaje de
interrogación, información de calidad de funcionamiento de enlace
para el enlace entre el nodo de transmisión correspondiente y el
nodo repetidor candidato; y
- responder, al menos a un nodo de transmisión
asociado con un enlace que tiene una calidad de funcionamiento de
enlace relativamente elevada, con un mensaje de respuesta que
comprende información sobre la correspondiente calidad de
funcionamiento de enlace.
16. El método de acuerdo con la reivindicación
1, que comprende además la etapa de responder, mediante dicho nodo
repetidor candidato seleccionado, a dicho al menos un nodo de
transmisión, con un acuse de recibo que confirma la recepción de
dicho conjunto seleccionado de información.
17. El método de acuerdo con la reivindicación
2, en el que dicho al menos un parámetro de enlace incluye al menos
un parámetro de frecuencia de canal o parámetros que representan
modulación y esquema de codificación.
18. El método de acuerdo con la reivindicación
1, en el que dicha red multi-hop
(multi-salto) es una red radioeléctrica de
paquetes.
19. El método de acuerdo con la reivindicación
1, en el que dicha etapa de seleccionar conjuntamente se realiza
basándose en la optimización de una función objetivo, en donde dicha
función objetivo depende de unos parámetros de entrada determinados
que caracterizan la red multi-hop
(multi-salto), y de variables de optimización que se
pueden seleccionar para optimizar la función objetivo, en donde
dichas variables de optimización incluyen al menos un nodo repetidor
y flujo y/o destino.
20. El método de acuerdo con la reivindicación
1, en el que dicha etapa de seleccionar conjuntamente se basa al
menos en parte en información de coste multi-hop
(multi-salto) de un protocolo de determinación de
ruta subyacente.
21. Un sistema para transmitir información en
una red de salto múltiple que tiene múltiples nodos, cuyo sistema
comprende:
- medios para seleccionar conjuntamente para al
menos un nodo de transmisión (100):
- i)
- un nodo repetidor entre múltiples nodos repetidores candidatos (200), y
- ii)
- al menos uno de:
- a)
- un destino entre múltiples destinos representados en la cola (110) de transmisión de dicho al menos un nodo de transmisión; y
- b)
- un flujo entre múltiples flujos representados en la cola (110) de transmisión de dicho al menos un nodo de transmisión;
- medios (190) para seleccionar un conjunto de
información de la cola (110) de transmisión de dicho al menos un
nodo de transmisión basándose en al menos uno del destino y flujo
seleccionados;
- medios (130, 140, 150) para transmitir el
conjunto seleccionado de información al nodo repetidor seleccionado
(200).
22. El sistema de acuerdo con la reivindicación
21, en el que dichos medios (190) para seleccionar conjuntamente
están configurados para seleccionar además iii) al menos un
parámetro de enlace, y dichos medios para transmitir el conjunto
seleccionado de información al nodo repetidor seleccionado se
realizan basándose en dicho al menos un parámetro de enlace
seleccionado.
23. El sistema de acuerdo con la reivindicación
21, en el que dichos medios (190) para seleccionar conjuntamente
están configurados para seleccionar conjuntamente una combinación de
nodo repetidor y destino entre dichos múltiples nodos repetidores y
dichos múltiples destinos, y dichos medios (190) para seleccionar un
conjunto de información están configurados para seleccionar un
conjunto de información dirigido al destino seleccionado de la cola
(110) de transmisión.
24. El sistema de acuerdo con la reivindicación
21, en el que dichos medios (190) para seleccionar conjuntamente
están configurados para seleccionar conjuntamente una combinación de
nodo repetidor y flujo entre dichos múltiples nodos repetidores y
dichos múltiples flujos, y dichos medios (190) para seleccionar un
conjunto de información están configurados para seleccionar un
conjunto de información que pertenezca al flujo seleccionado de la
cola (110) de transmisión.
25. El sistema de acuerdo con la reivindicación
21, en el que dichos medios (190) para seleccionar conjuntamente
están configurados para operar basándose en información
representativa de calidad de funcionamiento de enlace entre dicho al
menos un nodo de transmisión y cada uno de dichos múltiples nodos
repetidores candidatos.
26. El sistema de acuerdo con la reivindicación
21, en el que dichos medios (190) para seleccionar conjuntamente
están configurados para la optimización de una función objetivo que
incluye progreso de coste de información.
27. El sistema de acuerdo con la reivindicación
21, en el que dichos medios (190) para seleccionar conjuntamente
están configurados para funcionar basándose en al menos un parámetro
de calidad de servicio.
28. El sistema de acuerdo con la reivindicación
21, que comprende además:
- medios (120, 130, 140, 150) para transmitir un
mensaje de interrogación desde dicho al menos un nodo de transmisión
(100) a dichos múltiples nodos repetidores candidatos; y
- medios, provistos en cada uno de dichos nodos
repetidores candidatos, para contestar, en respuesta a dicho mensaje
de interrogación, con un mensaje de respuesta para dicho al menos un
nodo de transmisión;
en donde dichos medios (190) para seleccionar
conjuntamente están configurados para funcionar al menos en parte
basándose en dichos mensajes de respuesta de dichos múltiples nodos
repetidores candidatos.
29. El sistema de acuerdo con la reivindicación
28, que comprende además:
- medios (220), provistos en cada uno de dichos
nodos repetidores candidatos, para determinar información
representativa de calidad de funcionamiento de enlace para el enlace
correspondiente entre dicho al menos un nodo de transmisión y el
nodo repetidor candidato basándose en el mensaje de interrogación
recibido; y
- medios (270, 280, 290), provistos en cada uno
de dichos nodos repetidores candidatos, para contestar a dicho al
menos un nodo de transmisión con un mensaje de respuesta que incluya
dicha información representativa de calidad de funcionamiento de
enlace,
en donde dichos medios (190) para seleccionar
conjuntamente están configurados para funcionar al menos en parte
basándose en dicha información representativa de calidad de
funcionamiento de enlace incluída en los mensajes de respuesta de
dichos múltiples nodos repetidores candidatos.
30. El sistema de acuerdo con la reivindicación
29, en el que dichos medios para transmitir un mensaje de
interrogación están configurados para transmitir dicho mensaje de
interrogación usando al menos un parámetro de transmisión
predeterminado, y dichos medios para transmitir un conjunto
seleccionado de información están configurados para transmitir dicho
conjunto de información al nodo repetidor seleccionado usando
sustancialmente el mismo al menos un parámetro de transmisión
predeterminado que se ha usado para la transmisión del mensaje de
interrogación.
\newpage
31. El sistema de acuerdo con la reivindicación
30, en el que múltiples nodos de transmisión están configurados para
funcionar para transmisión de mensajes de interrogación sincronizada
en el tiempo, así como transmisión de información sincronizada en el
tiempo.
32. El sistema de acuerdo con la reivindicación
30, en el que dicho al menos un parámetro de transmisión
predeterminado incluye al menos uno de entre el nivel de potencia de
transmisión y de los pesos de antena.
33. El sistema de acuerdo con la reivindicación
28, en el que dicho al menos un nodo de transmisión y dichos
múltiples nodos repetidores candidatos están configurados para
funcionar de tal manera que las tres fases de interrogación,
respuesta y transmisión de un conjunto seleccionado de información a
un nodo repetidor seleccionado se realicen dentro de un período de
tiempo que tiene una duración menor que el tiempo de coherencia de
canal.
34. El sistema de acuerdo con la reivindicación
28, en el que dicho al menos un nodo de transmisión comprende medios
para determinar, basándose en cada mensaje de respuesta recibido,
información representativa de calidad de funcionamiento de enlace
para el enlace correspondiente entre dicho al menos un nodo de
transmisión y el nodo repetidor candidato que responde, y dichos
medios para seleccionar conjuntamente están configurados para
funcionar basándose en dicha información representativa de calidad
de funcionamiento de enlace.
35. El sistema de acuerdo con la reivindicación
28, en el que al menos dicho un nodo de transmisión comprende medios
para asignar implícitamente una dirección al menos a uno de dichos
múltiples nodos repetidores candidatos basándose en una indicación
de que es un vecino de un nodo repetidor candidato al que se ha
asignado explícitamente una dirección.
36. El sistema de acuerdo con la reivindicación
28, en el que al menos uno de dichos nodos repetidores candidatos
recibe mensajes de interrogación de múltiples nodos de transmisión,
y dicho al menos un nodo repetidor candidato comprende:
- medios para determinar, en respuesta a cada
mensaje de interrogación, información de calidad de funcionamiento
de enlace para el enlace entre el correspondiente nodo de
transmisión y el nodo repetidor candidato;
- medios para contestar, al menos a un nodo de
transmisión asociado con un enlace que tiene una calidad de
funcionamiento relativamente elevada, con un mensaje de respuesta
que comprenda información sobre la correspondiente calidad de
funcionamiento de enlace.
37. El sistema de acuerdo con la reivindicación
21, que comprende además unos medios (250) para contestar, desde el
nodo repetidor candidato seleccionado, a dicho al menos un nodo de
transmisión con un acuse de recibo que confirme la recepción de
dicho conjunto seleccionado de información.
38. El sistema de acuerdo con la reivindicación
22, en el que dicho al menos un parámetro de enlace incluye al menos
un parámetro de canal de frecuencia o parámetros que representan
modulación y esquema de codificación.
39. El sistema de acuerdo con la reivindicación
21, en el que dicha red multi-hop
(multi-salto) es una red radioeléctrica de
paquetes.
40. El sistema de acuerdo con la reivindicación
21, en el que dichos medios (190) para seleccionar conjuntamente
están configurados para la optimización de una función objetivo, en
donde dicha función objetivo depende de unos parámetros determinados
de entrada que caracterizan la red multi-hop
(multi-salto), y variables de optimización que se
pueden seleccionar para optimizar la función objetivo, en el que
dichas variables de optimización incluyen al menos nodo repetidor y
flujo y/o destino.
41. El sistema de acuerdo con la reivindicación
21, en el que dichos medios (190) para seleccionar conjuntamente
están configurados para funcionar al menos en parte basándose en
información de coste del multi-hop
(multi-salto) procedente de un protocolo de
determinación de ruta subyacente.
42. Un nodo (100) de comunicación para una red
radioeléctrica de paquetes con saltos sucesivos cuyo nodo de
comunicación comprende:
- medios (190) para seleccionar
conjuntamente:
- i)
- un nodo repetidor entre múltiples nodos repetidores candidatos (200); y
- ii)
- al menos uno de:
- a)
- un destino entre múltiples destinos representados en la cola de transmisión de dicho nodo de comunicación; y
- b)
- un flujo entre múltiples flujos representados en la cola (110) de transmisión de dicho nodo de comunicación;
- medios (190) para seleccionar un conjunto de
información de la cola de transmisión de dicho nodo de comunicación
basándose en al menos uno del destino y flujo seleccionados;
- medios (130, 140, 150) para transmitir el
conjunto seleccionado de información al nodo repetidor seleccionado
(200).
43. El nodo de comunicación de acuerdo con la
reivindicación 42, en el que dichos medios (190) para seleccionar
conjuntamente están configurados para seleccionar además iii) al
menos un parámetro de enlace, y dichos medios para transmitir el
conjunto seleccionado de información al nodo repetidor seleccionado
se realizan basándose en dicho al menos un parámetro de enlace
seleccionado.
44. El nodo de comunicación de acuerdo con la
reivindicación 42, en el que dichos medios (190) para seleccionar
conjuntamente están configurados para seleccionar conjuntamente una
combinación de nodo repetidor y de destino entre dichos múltiples
nodos repetidores y dichos múltiples destinos, y dichos medios (190)
para seleccionar un conjunto de información están configurados para
seleccionar un conjunto de información dirigido al destino
seleccionado de la cola (110) de transmisión.
45. El nodo de comunicación de acuerdo con la
reivindicación 42, en el que dichos medios (190) para seleccionar
conjuntamente están configurados para seleccionar conjuntamente una
combinación de nodo repetidor y de flujo entre dichos múltiples
nodos repetidores y dichos múltiples flujos, y dichos medios (190)
para seleccionar un conjunto de información están configurados para
seleccionar un conjunto de información dirigido al flujo
seleccionado de la cola (110) de transmisión.
46. El nodo de comunicación de acuerdo con la
reivindicación 42, en el que dichos medios (190) para seleccionar
conjuntamente están configurados para funcionar basándose en
información que representa calidad de funcionamiento del enlace ente
dicho nodo de comunicación y cada uno de dichos múltiples nodos
repetidores candidatos.
47. El nodo de comunicación de acuerdo con la
reivindicación 42, que comprende además unos medios (120, 130, 140,
150) para transmitir un mensaje de interrogación desde dicho al
menos un nodo de transmisión a dichos múltiples nodos repetidores
candidatos, en el que dichos medios (190) para seleccionar
conjuntamente están configurados para funcionar al menos en parte
basándose en mensajes de respuesta de interrogación recibidos de
dichos múltiples nodos repetidores candidatos.
48. El nodo de comunicación de acuerdo con la
reivindicación 47, que comprende además unos medios para asignar
implícitamente dirección al menos a uno de dichos múltiples nodos
repetidores candidatos basándose en una indicación de que es un
vecino de un nodo repetidor candidato al que se ha asignado
explícitamente una dirección.
49. El nodo de comunicación de acuerdo con la
reivindicación 43, en el que dicho al menos un parámetro de enlace
incluye parámetros que representan modulación y esquema de
codificación.
50. El nodo de comunicación de acuerdo con la
reivindicación 42, en el que dichos medios para seleccionar
conjuntamente están configurados para la optimización de una función
objetivo, en donde dicha función objetivo depende de parámetros
determinados de entrada que caracterizan la red
multi-hop (multi-salto), y variables
de optimización que se pueden seleccionar para optimizar la función
objetivo, en donde dichas variables de optimización incluyen al
menos nodo repetidor y flujo y/o destino.
51. El nodo de comunicación de acuerdo con la
reivindicación 42, en el que dichos medios para seleccionar
conjuntamente están configurados para funcionar al menos en parte
basándose en información de coste del multi-hop
(multi-salto) procedente de un protocolo de
determinación de ruta subyacente.
52. Un nodo (300) de control para una red
radioeléctrica multi-hop
(multi-salto) de paquetes, cuyo nodo de control
comprende:
- medios (310) para seleccionar conjuntamente
para al menos un nodo de transmisión de la red
multi-hop (multi-salto):
- i)
- un nodo repetidor entre múltiples nodos repetidores candidatos; y
- ii)
- al menos uno de:
- a)
- un destino entre múltiples destinos representados en dicho al menos un nodo de transmisión; y
- b)
- un flujo entre múltiples flujos representados en la cola (110) de transmisión de dicho al menos un nodo de transmisión;
- medios para transmitir información sobre el
destino y/o flujo y nodo repetidor seleccionados a dicho al menos un
nodo de transmisión, permitiendo de ese modo la transmisión de datos
dirigidos al destino seleccionado y/o pertenecientes al flujo
seleccionado desde dicho al menos un nodo de transmisión al nodo
repetidor seleccionado.
53. El nodo de control de acuerdo con la
reivindicación 52, en el que dichos medios para seleccionar
conjuntamente están configurados para la optimización de una función
objetivo, en donde dicha función objetivo depende de unos parámetros
determinados d entrada que caracterizan la red
multi-hop (multi-salto), y variables
de optimización que se pueden seleccionar para optimizar la función
objetivo, en donde dichas variables de optimización incluyen al
menos nodo repetidor y flujo y/o destino.
54. El nodo de control de acuerdo con la
reivindicación 52, en el que dichos medio para seleccionar
conjuntamente están configurados para funcionar al menos en parte
basándose en información de coste de saltos sucesivos e procedente
de un protocolo de determinación de ruta subyacente.
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| US46183903P | 2003-04-11 | 2003-04-11 | |
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