ES2380987T3 - Sistema de antena adaptable para diversidad y prevención de interferencias en una red de estaciones múltiples - Google Patents

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ES2380987T3 ES07849495T ES07849495T ES2380987T3 ES 2380987 T3 ES2380987 T3 ES 2380987T3 ES 07849495 T ES07849495 T ES 07849495T ES 07849495 T ES07849495 T ES 07849495T ES 2380987 T3 ES2380987 T3 ES 2380987T3
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Abstract

Un metodo de funcionamiento de una red de comunicaciones, que comprende una pluralidad de estaciones inalambricas, siendo cada estación capaz de transmitir y recibir datos, de manera que la red puede transmitir un mensaje que comprende una pluralidad de paquetes de datos desde una estación de origen hacia una estación de destino a traves de al menos una estación intermedia, donde al menos algunas estaciones tienen un sistema de antena controlable que es operativo para dirigir un cero de forma selectiva, incluyendo el metodo las etapas de: (a) seleccionar, en cada estación, uno o mas canales de prueba para la transmisión de senales de prueba a otras estaciones; (b) detectar, en estaciones que tienen un sistema de antena controlable, la presencia de interferencia en dichos uno o mas canales de prueba y dirigir de forma selectiva uno o mas ceros hacia la fuente o fuentes de la interferencia; y (c) transmitir senales de prueba de reunión de vecinos desde cada estación sobre el canal o canales de prueba seleccionados, donde otras estaciones, que reciben las senales de prueba de reunión de vecinos desde una estación de prueba, responden directa o indirectamente para indicar de esta manera a la estación de prueba su disponibilidad como destino o estaciones vecinas intermedias; en el que la presencia de dichos cero o ceros afecta a la capacidad de otras estaciones para recibir las senales de prueba de reunión de vecinos, donde las variaciones resultantes en la conectividad entre dicha estación y otras estaciones proporcionan de esta manera variaciones en la disponibilidad de estaciones vecinas para dicha estación.

Description

Sistema de antena adaptable para diversidad y prevenci6n de interferencias en una red de estaciones multiples
Antecedentes de la invenci6n
Esta invenci6n se refiere a un metodo de funcionamiento de una red de comunicaciones de estaciones multiples, a 5 una red como tal, del tipo general descrito en las solicitudes de patentes internacionales N° WO 96/19887 y WO 98/56140.
Las redes de este tipo se pueden utilizar comercialmente, donde los usuarios son abonados, a los que se facturan por su uso de la red. De manera alternativa, las redes de este tipo se pueden utilizar por fuerzas de seguridad tales como policfa o fuerzas militares. Otra aplicaci6n a la que se refieren las redes de este tipo es en Redes de Area
10 Local Inalambricas (WLANs), donde una red inalambrica se puede combinar con estructuras de redes convencionales para prestar servicio a usuarios de redes fijas y m6viles. Tales redes son normalmente, pero no necesariamente, redes de ordenador.
En ciertas bandas, tal como la norma 802.11, la funcionalidad de la red puede estar comprometida por factores tales como perdida de la trayectoria, la falta de penetraci6n de la senal, la insuficiencia de estaciones disponibles para
15 prestar servicio como estaciones intermedias y la abundancia de varias fuentes de interferencia.
El documento GB 2 349 045 A describe una estaci6n de base, en la que para un usuario m6vil particular, uno u otros mas usuarios m6viles son identificados como usuarios vulnerables potencialmente afectados de forma adversa por una senal de enlace descendente desde la estaci6n de base hacia el usuario m6vil particular. La estaci6n de base determina un patr6n de haz de enlace descendente que incluye ceros que son dirigidos hacia los usuarios
20 vulnerables.
Un objeto de la presente invenci6n es proporcionar posibilidades de conectividad en entornos de radio diffciles, tales como en entornos de baja densidad, con ecos parasitos y/o de alta interferencia.
Sumario de la invenci6n
De acuerdo con un primer aspecto de la invenci6, se proporciona un metodo de funcionamiento de una red de
25 comunicaciones, que comprende una pluralidad de estaciones inalambricas, siendo cada estaci6n capaz de transmitir y recibir datos, de manera que la red puede transmitir un mensaje que comprende una pluralidad de paquetes de datos desde una estaci6n de origen hacia una estaci6n de destino a traves de al menos una estaci6n intermedia, donde al menos algunas estaciones tienen un sistema de antena controlable que es operativo para dirigir un cero de forma selectiva, incluyendo el metodo las etapas de:
30 seleccionar, en cada estaci6n, uno o mas canales de prueba para la transmisi6n de senales de prueba a otras estaciones;
detectar, en estaciones que tienen un sistema de antena controlable, la presencia de interferencia en dichos uno o mas canales de prueba y dirigir de forma selectiva uno o mas ceros hacia la fuente o fuentes de la interferencia; y
transmitir senales de prueba de reuni6n de vecinos desde cada estaci6n sobre el canal o canales de prueba
35 seleccionados, donde otras estaciones, que reciben las senales de prueba de reuni6n de vecinos desde una estaci6n de prueba, responden directa o indirectamente para indicar de esta manera a la estaci6n de prueba su disponibilidad como destino o estaciones vecinas intermedias;
en el que la presencia de dichos cero o ceros afecta a la capacidad de otras estaciones para recibir las senales de prueba de reuni6n de vecinos, donde las variaciones resultantes en la conectividad entre dicha estaci6n y otras
40 estaciones proporcionan de esta manera variaciones en la disponibilidad de estaciones vecinas para dicha estaci6n.
Con preferencia, un cero es dirigido hacia una fuente de interferencia, donde el nivel de la interferencia excede un nivel determinado.
En una forma de realizaci6n preferida del metodo, el nivel predeterminado de interferencia corresponde al piso de ruido ambiente en dicho canal de prueba.
45 El metodo puede incluir el funcionamiento de un sistema de antena en una o mas estaciones para conducir el patr6n de radiaci6n del sistema de antena con el fin de dirigir uno o mas ceros hacia las fuentes de interferencia, afectando de esta manera a la conectividad de estaciones vecinas e introduciendo diversidad en las opciones de conectividad disponibles para las estaciones.
Una fuente de interferencia puede ser una estaci6n vecina, donde cada una de dichas estaciones dirige un cero
hacia la estaci6n vecina para reducir o eliminar interferencia mutua.
En tal caso, dos o mas estaciones vecinas se dirigen ceros unas hacia las otras.
Estaciones con antenas controlables dirigen haces de forma selectiva, incluyen el metodo interrelacionar, en cada una de dichas estaciones, la localizaci6n de otras estaciones con respecto a un haz o haces particulares para comunicaci6n en curso.
Estaciones con antenas controlables pueden supervisar dichos uno o mas canales de prueba para ruido o interferencia, incluyendo el metodo interrelacionar, en cada una de dichas estaciones, la localizaci6n de otras estaciones con respecto a un haz o haces particulares determinados para proporcionar comunicaci6n relativamente libre de ruido o interferencia a dichas otras estaciones.
El metodo puede incluir almacenar datos relacionados con las localizaciones interrelacionadas en cada estaci6n, y transmitir los datos a otras estaciones en senales de prueba.
Con preferencia, una estaci6n que transmite una senal o dato de prueba a otra estaci6n selecciona un haz previamente determinado que esta libre de interferencia o ruido.
Ademas, de acuerdo con la invenci6n se proporciona una red de comunicaciones que comprende una pluralidad de estaciones inalambricas, estando adaptada cada estaci6n para transmitir y recibir datos para que la red pueda transmitir un mensaje que comprende una pluralidad de paquetes de datos desde una estaci6n de origen hacia una estaci6n de destino a traves de al menos una estaci6n intermedia, en la que al menos algunas estaciones tienen un sistema de antena controlable que es operativo para dirigir un cero de forma selectiva, y en la que cada una de dichas estaciones es operativa para:
seleccionar uno o mas canales de prueba para la transmisi6n de senales de prueba a otras estaciones;
detectar la presencia de interferencia en dichos uno o mas canales de prueba y dirigir de manera selectiva uno o mas ceros hacia la fuente o fuentes de la interferencia; y
transmitir senales de prueba de reuni6n de vecinos desde cada estaci6n sobre el canal o canales de prueba seleccionados, de tal manera que otras estaciones, cuando reciben las senales de prueba de reuni6n de vecinos desde una estaci6n de prueba, responden directa o indirectamente para indicar de esta manera a la estaci6n de prueba su disponibilidad como estaciones de prueba vecinas o intermedias;
en el que la presencia de dichos cero o ceros afecta a la capacidad de otras estaciones para recibir las senales de prueba de reuni6n de vecinos, donde las variaciones resultantes en la conectividad entre dicha estaci6n y otras estaciones proporcionan de esta manera variaciones en la disponibilidad de estaciones vecinas para cada un de dichas estaciones.
Breve descripci6n de los dibujos
La figuras 1(a) y (b) muestran un grafo de resistencia de la senal con respecto a la distancia o tiempo que ilustra oportunidades de transmisi6n disponibles para una estaci6n con una o varias vecinas, respectivamente.
La figura 2 es un diagrama esquematico de una red de area local inalambrica (WLAN) que funciona en un entorno de ecos parasitos con diversidad limitada, que permite opciones de ruta disponibles entre estaciones de fuente y estaciones de destino.
La figura 3 es un diagrama similar a la figura 2, en el que esta prevista micro y macro diversidad.
La figura 4 es un diagrama de bloques de las estaciones componentes utilizadas en un macro sitio y con relaci6n a una red auxiliar utilizada para macro cobertura de area amplia.
Las figuras 5(a) y (b) son un patr6n de elevaci6n (vista lateral) y un patr6n azimutal (vista superior), respectivamente, de energfa irradiada desde una antena omnidireccional tfpica.
La figura 6 es una vista superior de un patr6n de cobertura de haz conmutado, que cubre sustancialmente el area ilustrada en la figura 5.
La figura 7 es un patr6n de cobertura de un sistema de matriz adaptable que dirige un l6bulo principal en la estaci6n de usuario y que dirige un cero en la fuente de interferencia.
La figura 8 es un patr6n de cobertura similar a la figura 6, donde se acumula un numero predeterminado de estaciones.
Las figuras 9 a 12 son una serie de diagramas esquematicos que muestran la conectividad entre estaciones y sus
vecinas en una WLAN.
La figura 13 es un diagrama esquematico que ilustra las opciones de ruta de reles posibles entre una estaci6n de fuente y una estaci6n de destino en la WLAN de las figuras 9 a 12.
La figura 14 es un diagrama esquematico similar a los diagramas representados en las figuras 9 a 12, donde se ha introducido una fuente de interferencia en la WLAN que afecta al patr6n de cobertura de una estaci6n A que ha dirigido un cero a la interferencia.
La figura 15 es un diagrama esquematico similar a la figura 14, que muestra fuentes adicionales de interferencia y que ilustra los patrones de cobertura disponibles en estaciones vecinas, que permite la conectividad a traves de la retransmisi6n a estaciones que, en otro caso, estarfan excluidas de la conectividad en virtud del cero.
La figura 16 es un diagrama esquematico simplificado de una macro red de area amplia que forma una red auxiliar de Internet privada.
La figura 17 es un diagrama esquematico de una porci6n de una red, tal como la ilustrada en la figura 16.
La figura 18 es un diagrama esquematico que muestra la topologfa tfpica de tal red, que comprende dos planos de conectividad.
La figura 19 es un diagrama esquematico que proporciona una representaci6n alternativa de la red ilustrada en la figura 16.
La figura 20 es un diagrama esquematico de una micro ODMA WLAN que funciona en combinaci6n con la macro red ilustrada en las figuras 16 y 17.
Las figuras 21 a 28 son diagramas esquematicos de area y conectividad de un entorno urbano simplificado con edificios y torres telef6nicas de celulas pre-existentes para un despliegue de la red de acuerdo con otra forma de realizaci6n de la invenci6n.
Las figuras 29 a 31 son diagramas esquematicos de bloques simplificados de los principales componentes de hardware de varios tipos diferentes de estaciones que forman la macro red.
La figura 32 es un diagrama esquematico de la conectividad de una red de area amplia que muestra la integraci6n de redes m6viles y por cable y el uso de diferentes tipos de estaciones de la red.
La figura 33 es un ejemplo de una topologfa de red de una red de multiples planos; y
La figura 34 es una vista de detalle de una celula ODMA y una nube ODMA en la red de la figura 33.
Descripci6n de las formas de realizaci6n
La presente invenci6n se refiere, en sentido amplio, a un metodo de funcionamiento de una red de comunicaciones de multiples estaciones del tipo descrito en las solicitudes de patentes internacionales N° WO 96/19887 y WO 95/56140.
Las redes de este tipo utilizan tecnicas de retransmisi6n de oportunidad para trasmitir datos de mensajes desde estaciones fuente hacia estaciones de destino, utilizando estaciones intermedias como reles cuando se requiera, y se refieren aquf como redes ODMA, que significa Opportunity Driven Multiple Access (acceso multiple activado por oportunidad). La metodologfa ODMA se puede aplicar aquf tanto a medios de comunicaci6n inalambricos (tfpicamente radio) como tambien por cable. La operaci6n basica de una red de este tipo se describe en el Apendice
A.
En un entorno de radio, se producen fluctuaciones drasticas en la conectividad disponible debido a perdida de trayectoria y distorsiones de trayectorias multiples, tales como las modeladas por desvanecimiento de Ricean y Rayleigh, que ilustran interferencia destructiva y constructiva causada por ondas. Ademas, si los dispositivos estan en movimiento, entonces la tasa de cambio en estas fluctuaciones es todavfa mas pronunciada.
En la metodologfa ODMA sobre canal inalambrico, las condiciones de la trayectoria y el ruido de fondo en cada estaci6n vecina se determinan dinamicamente a partir de procesos de prueba y la combinaci6n de mecanismos de prueba lenta y prueba rapida significa que cualquier estaci6n de emisi6n solamente tiene que asegurarse de que algunos de los vecinos tienen un coste mas bajo hasta el destino que la estaci6n que desea enviar datos. Las conexiones medias en conectividad entre una estaci6n fuente y una estaci6n de destino sobre el tiempo se determinan a traves de la informaci6n de coste probada, pero se utiliza un ciclo RTS/CTS para determinar las fluctuaciones exactas experimentadas entre una estaci6n de emisi6n y una vecina en el momento de cualquier transmisi6n. A partir de estas interacciones, se toma una decisi6n de manera oportuna en el momento previo a la
emisi6n de los datos -paquete por paquete-con respecto a la mejor conectividad hacia la vecina.
Los protocolos de transporte de datos RTS/CTS utilizados con relaci6n a ODMA se describen en las solicitudes de patentes Internacionales PCT/IB1004/004109, PCT/IB2004/004111, PCT/IB2005/003141 y PCT/IB2007/054966. De forma concisa, los mensajes se fragmentan en paquetes en la estaci6n de emisi6n. Una estaci6n con un paquete para enviar difunde un mensaje de Solicitud de Envfo (RTS). Las estaciones vecinas que estan disponibles y que estan mas pr6ximas (a modo de gradiente) al destino retransmiten un mensaje Listo para Enviar (CTS); y posiblemente un mensaje Listo para Recibir (RTR) para sistemas de canales multiples. El paquete de datos es transmitido a una de esas estaciones. Cuando es recibido, la estaci6n receptora puede transmitir un mensaje Reconocimiento del Paquete (ACK) de retorno a la estaci6n de transmisi6n. En la estaci6n de destino, todos los paquetes son recogidos y reorganizados en el mensaje. Una vez que todo el mensaje ha sido recibido, se puede retransmitir un mensaje de Reconocimiento de Extremo-a-Extremo (End-to-End ACK) a la estaci6n de origen del mensaje.
A traves de la colecci6n de vecinos en el proceso de prueba lenta ODMA y a traves de la informaci6n recibida en varios intercambios RTS/CTS, se pueden enviar transmisiones ODMA en "picos de oportunidad" en conectividad. Esto significa que ODMA es capaz de aprovechar la ventaja de las mejores condiciones de conectividad que pueden estar disponibles en cualquier momento dado (incluso si estas condiciones preferidas s6lo estan disponibles fugazmente) y la trayectoria tomada no esta dirigida a una ruta individual.
Puesto que las condiciones de conectividad en redes inalambricas muy altamente dinamicas y variables, las condiciones que podrfan experimentarse en las diferentes trayectorias disponibles no estan correlacionadas tfpicamente unas con respecto a las otras y, por consiguiente, se crea "diversidad" (tomando rutas diferentes y experimentando condiciones totalmente diferentes). Este concepto se ilustra en las figuras 1(a) y 1(b). En la figura 1(1), se muestra una senal tfpica, en la que picos de oportunidad pueden ser evidentes a intervalos aleatorios. Deberfa ser evidente que es muy ventajoso identificar estas condiciones y transmitir en estos momentos. Como regla general, las senales tienden a desvanecerse a medida que se incrementa la distancia, pero como se muestra en los grafos, es muy posible que se pueda experimentar perdida significativa de la trayectoria a distancias cortas, mientas que se puede experimentar una perdida de trayectoria muy pequena a grandes distancias,
La disposici6n de varios vecinos proporciona diversidad en las opciones de conectividad que estan disponibles para una estaci6n y hace accesibles mas picos de oportunidad en las transmisiones; y de hecho una vez que estan localizados vecinos suficientes, las oportunidades de "rafagas" estan realmente disponibles para la estaci6n en todo momento, como se ilustra en la figura 1(b), donde se muestra un vecino adicional que esta ahora disponible. La segunda senal disponible proporciona picos no correlacionados, como se ilustra. Se apreciara que si estuvieran disponibles mas estaciones, el efecto serfa asegurar que estan disponibles oportunidades de transmisi6n continuamente a niveles muy altos de conectividad. En efecto, en algunas circunstancias estaran disponibles multiples senales punta como opciones.
Donde no estan disponibles senales en niveles de rafagas punta, se apreciara que la transmisi6n sera posible en la mejor de las opciones pobres disponibles, lo que significa que la calidad del servicio disponible es mas consistente y a un nivel mas alto que si estuviera disponible solamente una senal. La capacidad para transmitir en picos de oportunidad significa que son posibles rangos y tasas de datos mayores con niveles de potencia transmitida mas bajos lo que, su vez, reduce al mfnimo la interferencia con otras estaciones que intentan transmisiones.
La disponibilidad de multiples opciones no correlacionadas hace que la red sea extremadamente robusta y esta diversidad es crftica en la optimizaci6n de comunicaci6n ODMA. Tfpicamente, esta diversidad se crea simplemente por fluctuaciones causadas en las condiciones del medio ambiente, a traves del movimiento relativo de las estaciones y las caracterfsticas de las trayectorias, tales como perdida de trayectoria, distorsi6n de trayectorias multiples, ruido de fondo, interferencia y otros factores.
No obstante, en ciertas circunstancias puede ser diffcil obtener el nivel de diversidad requerido. Ejemplos claves de tales circunstancias son entornos muy afectados por ecos parasitos (tales como calles rodeadas por edificios relativamente altos y posicionados muy pr6ximos, o donde existen arboles gruesos y/o vegetaci6n); donde existen una o mas fuentes significativas de interferencia en el entorno; donde existe una estabilidad relativa en las condiciones de conectividad; y finalmente donde existe un numero insuficiente de estaciones disponibles para servir como estaciones intermedias de retransmisi6n.
La figura 2 ilustra un problema de entorno de ecos parasitos en un entorno WLAN. En la regi6n, se puede ver que un numero de estaciones estan funcionando al nivel del suelo. Una estaci6n S1 es ya capaz de transmitir un mensaje a una estaci6n de destino D1; teniendo multiples estaciones vecinas disponibles para servir como intermediarias en cada nodo en la ruta como se indica en la figura (a traves de saltos a1 y a2). No obstante, una estaci6n S2 desea enviar un mensaje al destino D2; donde las estaciones estan separadas por un bosque denso. Posteriormente, en tal entorno afectado por ecos parasitos muchas de las estaciones tienen poca ninguna opci6n de vecinas en absoluto (ver los saltos b1-b4), de manera que la ruta es meramente una "cadena de margarita" de reles sin ningun beneficio
de las metodologfas ODMA. La ruta en el entorno urbano estilo Manhattan puede experimentar este efecto.
Existen soluciones potenciales para aliviar este problema de ecos parasitos. Una consiste en proporcionar estaciones adicionales (o bien estaciones de abonados o estaciones de claves) en la zona; otra consiste en elevar la potencia y/o cambiar la frecuencia de modulaci6n del canal que se esta utilizando para que se incremente la penetraci6n a traves y alrededor del bosque; y otra consiste en utilizar ciertas posiciones elevadas en la regi6n. En la figura 2, ya existen sitios altos disponibles (edificios altos y una torre de refrigeraci6n). No obstante, como se ilustra en la figura 3, tambien serfa posible montar una estaci6n en una torre erigida especfficamente para la finalidad.
En las etapas iniciales de un despliegue WLAN pueden existir abonados imitados y el proveedor del servicio puede desear limita el gasto de la infraestructura, de manera que estaciones adicionales en la regi6n pueden no ser practicas. Ademas, las frecuencias de radio y los niveles de potencia de transmisi6n disponibles pueden ser limitados; tal como en bandas no licenciadas (tal como es aplicable en las normas 802.11).
En una localizaci6n elevada (sitio alto), la estaci6n puede estar en una posici6n para emitir y recibir transmisiones desde un numero mayor de estaciones y sobre distancias mayores, como se muestra en la figura 3, donde la estaci6n fuente tiene ahora dos saltos b2 alternativos (b2-1 por debajo de la trayectoria original de la figura 2, y b2-2 hasta el sitio alto en X, proporcionando opciones adicionales del vecinas a otros sitios altos Z e Y). El salto b2 tiene tambien opciones incrementadas disponibles en virtud del sitio alto (b3-1 y b3-2) y, por lo tanto, se puede ver que existe divergencia creciente de opciones disponibles en (uta antes de converger en el destino.
De manera alternativa, se puede ver que una direcci6n totalmente nuevo a otro sitio elevado en Y proporciona diversidad incrementada (donde se ilustra una ruta c1-c5). El salto c3 se indica como una lfnea gruesa, ya que se considera en este ejemplo que la transmisi6n de este salto es punto-a-punto, sobre cable (incluyendo un conector de fibra) o sobre cable virtual (tal como disposici6n de antena dirigida, satelite, o Internet privada/publica). El enlace de los sitios con conectividad auxiliar punto-a-punto o acceso a una red auxiliar, se describeacontinuaci6n con mas detalle. Las antenas en sitio alto que proporcionan conectividad descendente hacia estaciones inferiores pueden ser antenas omni-direccionales, direccionales o sectoriales, segun sea apropiado, para cubrir el area de despliegue con la mejor ventaja de ganancia.
Este nivel auxiliar de conectividad es significativamente ventajoso en un despliegue amplio de area y se utiliza en celulas "macro", donde las estaciones estan dirigidas a areas inferiores (que se pueden dirigir de manera general o especffica en ciertas localizaciones). Incluso con bandas 802.11a/b/g, tal hueca cubierta por una macro celula podrfa ser mucho mayor que una celula GSM en virtud de las tecnicas ODMA incorporadas. La figura 4 muestra los componentes incluidos en las estaciones de macro sitios de una forma de realizaci6n de la invenci6n, utilizando terminologfa descrita y detallada mas ampliamente en el Apendice A.
No obstante, el despliegue de estaciones en localizaciones altas puede crear tambien mas problemas de interferencia. Esto es debido a que las condiciones mejoradas de conectividad disponibles en posiciones elevadas dan tambien, en general, como resultado mas ruido e interferencia que son recibidos efectivamente en la radio. En las bandas 802.11 no licenciadas, el ruido y la interferencia pueden ser recibidos desde muchas fuentes, tales como hornos de microondas, sistemas de iluminaci6n, otros sistemas de comunicaci6n como puntos de acceso WiFi, dispositivos Bluetooth y telefonos inalambricos e incluso procesadores de ordenadores de alta velocidad. En sitios altos, las condiciones de conectividad tienden a ser mas estables, puesto que el movimiento relativo de las estaciones es menos marcado y, en general, existe menos distorsi6n de trayectorias multiples para formar los picos y valles distintivos en las resistencias de las senales entre las estaciones; de esta manera, con menos interferencia constructiva y destructiva existen menos oportunidades creadas y diversidad reducida.
Ya sea a baja o alta elevaci6n, pueden estar presentes fuentes particulares de interferencia que afectan perjudicialmente a las comunicaciones. Un objetivo de la presente invenci6n es utilizar tecnicas de antenas adaptables en estos entornos. Como un punto inicial de referencia, existen ultimamente dos tecnicas (solas o en combinaci6n) para abordar problemas de interferencia con el fin de proporcionar comunicaci6n efectiva. Una manera consiste en incrementar la relaci6n entre senal e interferencia incrementando la ganancia en la direcci6n de la senal deseada e incrementando la resistencia de la senal. La otra consiste en crear la relaci6n dirigiendo un cero hacia la fuente de la interferencia para reducir el efecto de la interferencia. Un cero atenua la senal para reducir (anular) el nivel de una fuente particular hasta un nivel aceptable (con preferencia por debajo de niveles de suelo de ruido ambiente de fondo).
Existen muchos tipos diferentes de antena, que proporcionan tfpicamente alguna variante de patrones de cobertura de radiaci6n ovni-direccional, direccional o sectorial. La figura 5 muestra los patrones de elevaci6n (vista lateral) y patrones azimutales (vista superior) de energfa irradiada desde una antena ovni-direccional tfpica. La ganancia de potencia de la antena es la relaci6n entre la entrada de potencia en la antena y la salida de potencia (normalmente medida en dBi; la ganancia logarftmica con relaci6n a una antena isotr6pica (patr6n de radiaci6n esferica perfecta) que tiene una ganancia lineal de uno). La ganancia directiva es una medida de la concentraci6n de la potencia irradiada en una direcci6n particular y se expresa normalmente como una relaci6n de la intensidad en una
orientaci6n dirigida (sobre azimuts restringidos) con respecto a la intensidad media.
Los sistemas de antenas de matrices adaptables (que adaptan sus patrones de cobertura) y los sistemas de antenas de haces conmutados (que utilizan estrategias combinadas de haces de antenas multiples para formar haces con selectividad especial) estan disponibles, sien do referidos, en general, como "sistemas de antenas inteligentes". La cobertura puede ser dirigida en azimut y elevaci6n. Ambos sistemas incrementan la ganancia formando patrones de haces especfficos de acuerdo con la localizaci6n del usuario, u otras estaciones, en comunicaci6n con la estaci6n de antena inteligente (dirigiendo el l6bulo principal en los usuarios/estaciones) aunque los sistemas de antenas de matrices adaptables tratar de seguir y reducir al mfnimo la interferencia. La figura 8 muestra una vista superior de un patr6n de cobertura de haces conmutados tfpico, que cubre sustancialmente el area ilustrada en la figura 5.
Aunque un sistema de matrices adaptables puede dirigir el l6bulo principal al usuario y dirigir un cero a la fuente de interferencia (como se muestra en la figura 7), el objetivo principal de ODMA es la colecci6n de un numero predeterminado de vecinos que sera variable cuando las condiciones cambian y/o cuando las estaciones se mueven
o se desconectan, etc. Por consiguiente, como se muestra en la figura 8, la presente invenci6n proporciona patrones de cobertura para extenderse como se requiera para mantener el numero requerido de estaciones (negro s6lido) como vecinas a traves de prueba a partir de las estaciones disponibles (blanco). En esta figura, un cero ha sido dirigido a la fuente de interferencia para reducir al mfnimo el efecto de la interferencia, manteniendo al mismo tempo la cobertura en todo lugar. Se puede ver que la formaci6n del cero ha excluido una de las estaciones (blanca) de ser considerada como una vecina potencial.
En efecto, la interferencia podrfa emanar realmente a partir de una de las vecinas de la estaci6n cuando esa estaci6n trata de transmitir y recibir mensajes con sus propias estaciones vecinas. En tales circunstancias, la estaci6n que recibe la interferencia puede asistir a la otra estaci6n de transmisi6n dirigiendo un cero a la vecina que transmite y recibe datos, antes de que la propia estaci6n transmita sus propios mensajes.
De esta manera, con una sola estaci6n dirigiendo el cero, la vecina original sera capaz de enviar y recibir mensajes a niveles inferiores de potencia sin experimentar interferencia desde la estaci6n propiamente dicha que esta transmitiendo y recibiendo ahora datos; y la estaci6n que esta ahora comunicando no estara expuesta a la interferencia desde la vecina original y, por consiguiente, se pueden reducir al mfnimo sus propios niveles de potencia de radiaci6n emitida hacia su grupo modificado de vecinas. En otras palabras, la direcci6n del cero a la vecina beneficia a ambas estaciones e incrementa la probabilidad de que la transmisi6n y la recepci6n tengan exito. Evidentemente, los ceros podrfan dirigirse entre sf por ambas estaciones para efectuar un aislamiento mas completo.
No obstante, en el contexto ODMA, deberfa ser evidente que el uso de gradientes es util para una estaci6n que desea enviar un mensaje para mantener un numero suficiente de vecinas alternativas con costes mas bajos hacia el destino que la estaci6n emisora, que se puede seleccionar de manera oportunista cuando se han dirigido uno o mas ceros a otras estaciones u otras fuentes de interferencia.
Aunque la transmisi6n de pruebas lentas y rapidas requerira tfpicamente el tipo de patr6n mostrado en la figura 8, puede ser posible generar mas ganancia dirigiendo un haz distintivo sobre una estaci6n particular, si es necesario, una vez que una estaci6n ha sido identificada para comunicaci6n. Ademas, puede ser posible enviar mensajes RTS p CTS a ciertas estaciones utilizan haces distintivos a las estaciones, reduciendo al mismo tiempo los haces en los otros sectores para asegurar que los niveles de transmisi6n son adecuados y evitar la interferencia con los ceros formados. En los procesos de reuni6n de vecinos ODMA, el nivel de ruido de fondo de una estaci6n es comunicado a otras estaciones para que las otras estaciones puedan determinar el nivel de potencia requerido para comunicarse con la estaci6n. Como tal es posible que una estaci6n asocie las estaciones a un haz o haces particulares para comunicaci6n en curso y conecta y desconecte los haces con la finalidad de recibir o transmitir los mensajes RTS/CTS o los datos sobre la base de criterios de evitar interferencia.
Tambien es posible explorar diferentes canales para asociar cualquier ruido o interferencia con respecto a los canales, los tipos de interferencia (por ejemplo, si esta provocada por el hombre o es natural, un tipo de fuente particular, intermitente, continuo, etc.) y los haces que estan afectados; de manera que es posible simplemente saltar con un grado razonable de confianza a un haz libre de interferencia/ruido previamente determinado. Estas asociaciones podrfan almacenarse en las tablas vecinas de las estaciones y comunizarse a otras estaciones a traves de prueba o en los ciclos TRS/CTS.
En general, es preferible reducir la interferencia dirigiendo ceros a la fuente de interferencia, ya que esto reducira la potencia necesaria para transmitir mensajes entre otras estaciones. No obstante, la interferencia puede emanar de multiples fuentes, en particular en areas de cobertura ovni-direccionales. Mediante la anulaci6n se excluiran vecinas ruidosas; y demasiados ceros limitaran la diversidad disponible. Las antenas de haces conmutadas y las antenas de matrices en fase pueden dirigir ceros dinamicamente, que crearan tambien picos y valles en la zona de cobertura que afectaran a las condiciones de conectividad experimentadas por las vecinas como senales transmitidas reforzadas y debilitadas.
Por consiguiente, la creaci6n dinamica de ceros en fuentes de interferencia dominantes, y la conmutaci6n dinamica de antenas creara de manera automatica diversidad entre las estaciones que estan vecinas entre sf ejerciendo influencia sobre las condiciones de conectividad y de esta manera variando las oportunidades que estaran disponibles. Algunas estaciones experimentaran mala conectividad en virtud de los ceros y/o ganancia incrementada dirigida en ciertas direcciones, mientras que otras identificaran picos de oportunidad. Por lo tanto, en lugar de supervisar simplemente las condiciones de conectividad en el entorno y de reaccionar, el sistema de antenas sera capaz de reducir el impacto de ciertas fuentes de interferencia momentaneamente, permitiendole comunicarse a niveles de potencia mas eficientes con las estaciones que son relevantes y mover el (los) cero(s) segun sea necesario para comunicarse con las varias estaciones.
Para comprender esto, se supone que la ilustraci6n de la figura 1 muestra senales que crean condiciones de interferencia. Deberfa ser evidente que serfa ventajoso localizar los intersticios en la interferencia para reducir al mfnimo el efecto de la interferencia, en cuyo caso los picos de oportunidad para enviar informaci6n a traves de la interferencia serfan realmente los valles identificados en la senal de interferencia. Estos valles son esencialmente los intersticios en las condiciones diffciles y una estaci6n puede aprovecharlos para enviar senales a niveles mfnimos de potencia y reducir al mfnimo su propia contribuci6n al entorno diffcil de interferencia. Dirigiendo un cero a una fuente de interferencia se reduciran los valles creados en las senales experimentados y de esta manera se crearan oportunidades.
De esta manera, una estaci6n puede localizar y utilizar los segmentos claros o taladros/intersticios en la interferencia, que estan disponibles en un entorno ruidoso y transmitir los datos donde otros mecanismos de transporte que siguen una trayectoria definida simplemente fallarfan.
Este concepto de ilustra de forma esquematica en las figuras 9 a 15. La figura 9 muestra un numero de estaciones A a F en una regi6n WLAN. Utilizando tecnicas basicas de ODMA sobre inalambrico, la estaci6n A reune y mantiene 5 vecinas pr6ximas (B-F). La figura 10 muestra una vista superior simplificada de la cobertura de radiaci6n en un momento particular de tiempo durante la prueba. En la figura 11, cada una de las vecinas de A ha reunido, a su vez, 5 vecinas (algunas de las cuales son compartidas) y la figura 12 muestra las vecinas reunidas por las vecinas de las estaciones B y C (evidentemente las vecinas de D, E y F seran tambien vecinas asociadas, pero esto no se muestra para mayor claridad). La figura 13 muestra que existen numerosas rutas que podrfan tomarse (y combinaciones de ellas); se muestran cuatro trayectorias iniciales que parten de A, donde cada nodo a lo largo del camino tiene varias opciones que estaran disponibles de manera oportunista.
No obstante, si se introduce una fuente de interferencia en la red de la figura 10, como se ilustra en la figura 14, la antena en la estaci6n A responde dirigiendo un cero en la direcci6n de la fuente de interferencia (como se muestra en el patr6n de cobertura): Como una consecuencia, la estaci6n C no es ya visible para la estaci6n A; y en su lugar las muestras lentas identifican G como una nueva vecina pr6xima.
En la figura 15, varias fuentes de interferencia han provocado que las estaciones A, B y D dirijan ceros en respuesta (se muestran patrones de cobertura para las estaciones B, A y D, respectivamente (desde arriba hacia abajo en el dibujo), indicando que la interferencia no afectara necesariamente a todas las estaciones por igual o en todo caso en funci6n de su resistencia, patr6n de cobertura y las condiciones de conectividad en cada estaci6n). Por lo tanto, aunque A no tiene conectividad con X en virtud del cero dirigido a la fuente de interferencia, A puede enviar todavfa un mensaje a X a traves de B. A podrfa enviar tambien un mensaje a C a traves de D; aunque se apreciara que A se puede comunicar tambien con C, a pesar de la interferencia que afecta a A, ya que la interferencia no afecta a X o C. Deberfa indicarse que en un sistema convencional, incluso utilizando antenas inteligentes, la estaci6n A no habrfa sido capaz de comunicarse con la estaci6n C o X, ya que tales sistemas estan enfocados a un intercambio uno-auno. Es la capacidad para encontrar una nueva trayectoria alrededor de la interferencia de manera oportunista lo que permite solucionar el problema de la interferencia.
Otro mecanismo para evitar la interferencia en un entorno de red ODMA consiste en utilizar el sitio auxiliar o macro introducido en la figura 3. Si una o mas de las antenas descritas anteriormente estuvieran cableadas entre sf, para proporcionar enlaces muy rapidos y fiables, serfa posible saltar fuera de una zona inalambrica con alta interferencia, luego saltar a traves de la conexi6n cableada sobre un enlace o red auxiliar y luego saltar de nuevo a la WLAN (eludiendo la interferencia). En efecto, en entornos afectados por ecos parasitos a nivel del suelo, las estaciones con las antenas descritas anteriormente podrfan localizarse en el nivel del suelo mas afectado por ecos parasitos, de tal manera que cierta interferencia podrfa ser anulada con el fin de recibir una senal clara desde la estaci6n de comunicaci6n. El siguiente salto podrfa ser a traves de ODMA sobre Ethernet y a traves de una conexi6n cableada con el edificio hasta el sitio alto de la parte superior del techo, donde el siguiente salto podrfa ser a traves de una red auxiliar, tal como ODMA sobre Internet; o el salto siguiente podrfa ser inalambrico de nuevo sobre el mismo canal (para reutilizar los recursos del canal) o sobre un canal diferente (por ejemplo, 802.11a en lugar de 802.11g utilizado en el suelo). En cualquier caso, se evitarfa la interferencia.
Esto proporciona macro diversidad entre estaciones inalambricas (estaciones A en la figura 4) al nivel del suelo y macro diversidad en el sitio alto. Se considera que las estaciones cableadas seran estaciones de claves de acceso
(estaciones B) con una o mas estaciones con los sistemas de antena descritos que, a su vez, estaran cableadas a estaciones de concentradores (estaciones C). En la forma de realizaci6n ilustrada en la figura 4, enlaces de microondas entre los macro sitios forman una nube de conectividad privada. Los enlaces de microondas podrfan ser una "Internet" privada (red IP) y/o podrfan estar conectados a Internet en todas las direcciones (conferir navegaci6n por Internet). Incluso en una red de Internet privada, las direcciones de Internet privada seran asignadas a las estaciones que seran requeridas para informar al Servidor de Registro de Localizaciones y Adaptaci6n y a los Servidores de Autenticaci6n y Certificaci6n. La metodologfa ODMA sobre Internet se describe en la solicitud de patente internacional PCT/IV2006/001274 y no s6lo es mas econ6mica de desplegar (estando compuesta por componentes estandar en almacen) que una red cableada (tal como Ethernet, sino que tambien es mas eficiente en terminos de capacidad y rendimiento; ya que es punto-a-punto y utiliza menos gastos de recursos debido a la funcionalidad "vecinos a demanda".
La figura 16 ilustra en una forma esquematica simplificada la red de area ancha de macro sitios, donde las claves de acceso estan enfocadas hacia abajo en diferentes direcciones hacia el nivel del suelo y algunas pueden estar posicionadas al nivel del suelo. En efecto, se pueden utilizar claves de refuerzo para retransmitir desde el macro sitio, fuera de los techos de las casas mas cerca del suelo, y luego transmitir a edificios (aunque esto es menos relevante, ya que la densidad de abonados alcanza la masa crftica necesaria para la penetraci6n total interior). Los macro sitios se pueden conectar a uno o mas macro sitios por conexi6n de cable o conexi6n de cable virtual.
La figura 17 muestra una porci6n de una red que incorpora la funcionalidad mencionada anteriormente; que tiene un dominio inalambrico ODMA (estaciones-A) de nivel bajo (afectado por ecos parasitos) en comunicaci6n con claves de acceso (estaciones B) que estan localizadas tfpicamente a nivel del suelo (aunque no necesariamente). En la forma de realizaci6n ilustrada, las claves de acceso (802.11g) estan cableadas a traves de concentrador (estaciones C) hasta las radios de sitios altos proporcionando conectividad a los macro sitios (a traves de 802.11a). Los macro sitios estan, a su vez, en comunicaci6n con otros macro sitios (tfpicamente por canales exclusivos de punto-apunto). La figura 18 muestra la topologfa de una red de este tipo, que comprende dos niveles (tiers) de conectividad, con el nivel superior (que forma la red auxiliar central optimizada) elevado fuera de los ecos parasitos utilizando conexiones optimizadas.
En la forma de realizaci6n ilustrada en la figura 17 las conexiones son conexiones inalambricas dirigidas punto-apunto por cable "virtual", pero estas podrfan ser cualquier conexi6n punto-a-punto tal como fibra 6ptica, microonda, etc. Las redes inalambricas y auxiliares estan conectadas juntas por medio de concentradores, que tiene la capacidad de comunicarse en diferentes protocolos ODMA (inalambrico, Ethernet e Internet; cada uno de los cuales puede utilizar mecanismos de transporte de datos especializados accionados por oportunidad). De esta manera, debido a que el nivel superior esta altamente optimizado, se puede esperar conectividad de alto rendimiento y esto permite que fluyan tasas muy altas de capacidad de rendimiento a traves del nivel "por cable". Las estaciones en el eco parasito inalambrico solamente tienen que encaminarse a traves de 1 a 4 saltos (mas o menos) para acceder a un sitio que tiene conectividad con el nivel superior, o el encaminamiento se puede efectuar todavfa sin hilos sobre mas saltos, si es necesario. No obstante, debido a que las estaciones no son exclusivas de un concentrador individual para acceder al nivel IP, siendo posible saltar sin hilos a otras que pueden estar accesibles, el encaminamiento puede tener lugar sobre las mejores trayectorias disponibles en cada momento.
Deberfa apreciarse que la parte auxiliar "por cable" de la red no es necesariamente la red de retorno de Internet como tal (aunque podrfa ser). Los servidores de gesti6n requeridos para operar la red, y las puertas de enlace a las aplicaciones, se conectan a traves de la red auxiliar y pueden estar localizados a distancia con respecto a las partes inalambricas de la red que, a su vez, pueden estar conectadas alrededor de todo el mundo. Ademas, puesto que las puertas de enlace y loe servidores de la red se pueden emplazar en cualquier lugar que tenga conectividad con la capa de la red auxiliar, se incorpora redundancia y los dispositivos de los abinados tendran la capacidad de seleccionar puertas de enlace de una manera oportunista.
De manera alternativa, en sistemas de escala mas pequena para una WLAN discreta sobre un area grande es posible disponer las estaciones de banda-a y de banda-b 802.11 de la figura 17 directamente con una conexi6n por cable continua. Esto permitirfa a los usuarios inalambricos encaminar a traves de una clave 'por cable sobre la banda-g que podrfa saltar a traves del cable hasta una estaci6n en la banda-a, luego a sitios altos en la banda-a, haciendo saltos muy grandes y eficientes sobre multiples sitios altos, segun sea necesario, antes de retornar a la banda-g.
La figura 19 muestra que la naturaleza de punto-a-punto de los macro enlaces de la figura 16 forma efectivamente una nube de conectividad de red amorfa (justamente como Internet, en general, a escala mas amplia). La nube se puede extender anadiendo mas enlaces entre los macro sitios altos y los compresores.
La figura 20 muestra la actividad ODMA inalambrica en areas seleccionadas de marco cobertura. No solo el macro sistema crea diversidad adicional proporcionando acceso a una red auxiliar, sino que se vera que ODMA por cable opera tambien a un nivel macro y un nivel macro. Anulando la interferencia en los sitios altos, es posible obtener saltos muy largos de ODMA por cable entre los macro sitios (ademas de o en combinaci6n con las conexiones por
cable o por cable virtual) y con abonados y claves siguientes, incrementando, ademas, de esta manera la diversidad.
Tambien deberfa apreciarse que donde dos o mas unidades o estaciones ODMA estan conectadas (cableadas) juntas adosadas, entonces suponiendo que existe aislamiento suficiente entre los haces de los dos sistemas, la combinaci6n sera capaz de transmitir datos que han sido recibidos casi inmediatamente despues de la recepci6n, lo que reduce el retraso de retransmisi6n. El aislamiento se puede conseguir utilizando diferentes canales, o incrementando las distancias ffsicas entre las estaciones, o adaptando una o mas estaciones sus patrones de haces y dirigiendose ceros entre sf. Esto permite la reutilizaci6n incrementada de los canales e incrementa el rendimiento y la eficiencia.
La formaci6n del haz se puede con seguir por tres mecanismos ampliamente definidos. Un haz individual puede oscilar alrededor de un area a traves de posiciones de exploraci6n definidas, permaneciendo en cada posici6n durante un periodo predeterminado. Esto se designa con "exploraci6n" y no es particularmente eficiente, puesto que mientras el haz esta bloqueado en una posici6n, puede perder oportunidades en otras posiciones. En un contexto ODMA, esto creara oportunidades, pero los vecinos reunidos no seran estables (en funci6n de la estrechez del haz).
Un metodo de haces multiples incrementa la complejidad, pero proporciona sensibilidad mejorada con respecto a la capacidad de recepci6n y los haces estrechos se pueden utilizar para transmisi6n, lo que es muy rapido y eficiente. Un metodo de ovni-haz o han amplio implica supervisar ampliamente y converger sobre un punto cuando sea apropiado. Este mecanismo utilizarfa el mecanismo RTS/CTS, pero adolece de la misma cuesti6n que el metodo de exploraci6n porque se pueden perder otras oportunidades mientras se enfoca.
No obstante, las limitaciones de la exploraci6n y del ovni-haz se pueden mitigar si se conectan por cable dos o mas unidades (como una unidad combinada individual o como dispositivos independientes), en cuyo caso una estaci6n podrfa supervisar ampliamente los vecinos, mientas la otra converge segun sea necesario. Evidentemente, se requieren dos o mas receptores para este metodo, pero si existen dos o mas transceptores, la combinaci6n puede probar y transmitir al mismo tiempo.
La ventaja de tener las estaciones separadas es que la estaci6n que supervisa ampliamente podrfa colocarse en una localizaci6n elevada (tal como el techo) mientras que la otra explora y se comunica mas abajo (al nivel de la calle con ecos parasitos, por ejemplo). Tales sistemas se pueden diferenciar de las tecnicas de sectorizaci6n convencionales puesto que las estaciones localizadas son supervisadas ampliamente, pero las estaciones y los patrones de haces utilizados son seleccionados y adaptados de manera oportunista en el momento de la transmisi6n.
En el nivel superior, los dos factores principales que conducen a oportunidades seran interferencia (de fuentes externas y generada desde la propia red) y carga de trafico.
La cantidad de datos que circulan a traves de la red cargara efectivamente la red dinamicamente; y puesto que el tamano tamp6n de la estaci6n se puede utilizar en el calculo de la funci6n de coste, las variaciones en la carga produciran efectivamente oportunidades a medida que las transmisiones de datos fluyen a traves de la red. A medida que fluyen mas datos, la propia red comenzara a contribuir a la interferencia experimentada en otras partes de la red; y esto tambien tendra que evitarse a traves de la conmutaci6n de canales y antenas por la selecci6n de radios descritas a continuaci6n.
En el nivel superior se pueden proporcionar "clusteres" de radios en cualquier sitio alto, que estan conectadas tfpicamente junto con ODMA sobre Ethernet. Cada una de las radios pueden ser operativas en un canal diferente, o explorando canales libres de interferencia; por consiguiente, estas radios estan creando, en efecto, un entorno de haces multiples o de canales multiples y, como tales, experimentaran diferentes niveles de interferencia sobre los diferentes haces y canales.
Las condiciones de interferencia se pueden contabilizar en la funci6n de coste aplicada en la prueba rapida y se pueden detectar de manera oportunista, ya que esta informaci6n se incluye en las pruebas y es utilizada por otras estaciones en la evaluaci6n del coste. Incluso donde se aplica un protocolo de transporte de datos simplificado mas rapido, que no utiliza la conmutaci6n de canal y la selecci6n oportunista en el nivel de transporte de datos, las caracterfsticas de los haces multiples y de los canales multiples proporcionadas por el cluster de radios produciran efectivamente un entorno oportunista adaptable; puesto que el ODMA sobre Ethernet y la prueba rapida y la prueba lenta redirigiran la carga de trafico sobre las diferentes radios en el cluster a medida que cambian sus funciones de coste, como se detecta por los mecanismos de prueba lenta y prueba rapida.
El resultado es que los datos seran dirigidos todavfa de manera oportunista a radios mas 6ptimas y a los canales y antenas asociados, incluso donde no se utilizan protocolos de transporte de datos mas potentes y robustos. En estas circunstancias, las oportunidades se detectaran predominantemente a traves de los procesos de prueba rapida y prueba lenta y los datos seguiran todavfa rutas oportunistas desde cada sitio alto (cluster) hasta otros sitios altos (clusteres), puesto que las variaciones en la interferencia y en la carga de trafico provocan cambios en las funciones de costes. La carga de datos y el tamano tamp6n de datos acumulados se pueden utilizar tambien en la selecci6n de
la radio en el cluster seleccionado para uso en el salto siguiente, ya que esta informaci6n puede ser incluida en la funci6n de coste y entonces detectada como parte de la prueba rapida. Esto compensara el transporte de datos simplificado.
El uso de un protocolo de transporte de datos simplificado (y mas fragil) en la capa superior permite el flujo mas rapido de datos en buenas condiciones entre dos estaciones; y la provisi6n de la trayectoria es buena t la ganancia del sistema para que este sea fiable. No obstante, la interferencia y el ruido haran en ultimo termino que cualquier enlace individual sea poco fiable y, por consiguiente, fluctuara la tasa efectiva de datos. El uso de opciones que se pueden seleccionar de forma oportunista utilizando un cluster de radios con diferentes patrones de haces, o en diferentes canales, o localizados en diferentes partes del edificio o torre celular, permite evitar la interferencia. En estas circunstancias, se proporciona efectivamente un cero en la direcci6n del ruido o interferencia utilizando el edificio para protecci6n contra interferencias, o debido al patr6n del haz de la antena, etc. Los datos necesitaran potencialmente seguir diferentes trayectorias seleccionadas de forma oportunista dentro de clusteres, y de un cluster a otro y, si es necesario, la trayectoria puede incluir mas saltos para acceder al cluster de destino. De cualquier manera, la trayectoria de saltos multiples de un cluster a otro se puede realizar de manera muy fiable y mas inmune a interferencia, manteniendo al mismo tiempo alto rendimiento debido al transporte mas rapido de datos. En estas circunstancias, las oportunidades estan siendo detectadas dentro del cluster, en oposici6n a en cada radio del cluster. Cada radio del cluster sera capaz de seleccionar que vecina utilizar de manera oportunista, pero esto sera principalmente en el nivel de prueba rapida y en el nivel de prueba lenta.
La figura 21 muestra de forma esquematica un entorno urbano simplificado con edificios y torres telef6nicas celulares pre-existentes de acuerdo con otra forma de realizaci6n de la invenci6n, ademas del despliegue de la red de dos niveles descrito anteriormente, es posible desplegar topologfas arquitect6nicas de niveles multiples en un entorno de este tipo. Utilizando sitios localizados muy por encima del cluster (mastiles, torres o edificios altos) es posible proporcionar transmisiones a velocidad muy alta y con alto rendimiento sobre antenas de alta ganancia (apuntando unas hacia las otras como antenas direccionales o como sistemas de haz vertical por sectores y/o estrecho) entre estos sitios. Estas antenas solamente pueden tener visi6n de un o dos sitios mas, pero proporcionando diferentes direcciones y canales, cada sitio puede ser capaz de formar una red de malla con multiples estaciones similares.
En la figura 22(a), se muestra un enlace de antena exclusiva dirigida punto-a-punto entre dos estaciones. En la figura 22 (b), se ha anadido un haz vertical estrecho (360 grados) a una antena de haces multiples. La antena puede ser una antena de haces multiples, en cuyo caso si la supervisi6n tiene lugar en haces multiples, muchos receptores deberfan estar activos al mismo tiempo o la antena podrfa ser un antena de haz conmutado (con una radio) como se muestra en la figura 6. En cualquier caso, esta disponible al menos una radio nueva separad (y, por lo tanto, un segundo canal). En la figura 22(b), es mas adecuado desplegar una antena de haz conmutado. En la figura 22(c) se ha incluido un tercer canal.
Tres estaciones en comunicaci6n entre sf se ilustran en la figura 22 (d), y los canales disponibles entre las estaciones se representan en la figura 22 (e). Las antenas adicionales en las figuras 22(c) y (d) serfan de manera mas adecuada receptores / transmisores multiples de haces multiples, ya que existe mas conectividad. Formando un haz estrecho individual sobre la pluralidad de canales se crea efectivamente un cero en otro sitio que previene la interferencia.
Estaciones similares se representan en la figura 23(a), que muestra los canales y la naturaleza del haz estrecho y los enlaces de alta ganancia exclusivos; y esta conectividad se representa de forma simplificada en la figura 23 (b). En las figuras 23 (c) y (d), donde se ilustran otras estaciones similares con conectividad sobre la red (pero no se contemplan en la descripci6n siguiente) las estaciones estan localizadas en la parte superior de torres u otros sitios muy altos. Este nivel superior en la forma de realizaci6n ilustrada funciona tfpicamente en 802.1a, donde multiples canales ortogonales estan disponibles y se reduce la interferencia entre ellos traves de la separaci6n. Estas estaciones probaran y descubriran otras estaciones en el nivel superior y se combinaran entre sf, permitiendo un rendimiento muy alto (10s de Mbps) sobre distancias grandes (5 -10 �m debido a las antenas de lfnea de visi6n, de alta ganancia)
Como se ilustra en la figura 22 (e), si el receptor esta bloqueado o experimenta interferencia, el canal podrfa conmutarse y podrfa dirigirse un cero en la direcci6n de la interferencia (por ejemplo, una flecha negra sustituida por una flecha blanca). En virtud de los ceros y del haz enfocado, se crearan oportunidades de forma automatica a medid que la carga de trafico fluctua y los resultados de prueba son afectados. Debe apreciarse que incluso con los niveles mas estructurados de comunicaci6n, las comunicaciones son todavfa de naturaleza mas oportunista en virtud de las grandes fluctuaciones en interferencia que estan presentes; pero no existe ningun intento de optimizar ninguna ruta especffica o establecer una ruta predeterminada. No obstante, los niveles superiores de la red seran todavfa estables con relaci6n a condiciones de ODMA sobre cable en el nivel mas bajo, ya que existen menos vecinos y los enlaces entre los nodos son mas estables. Esto permite el uso de protocolos de transporte de datos mas rapidos, pero menos robustos.
En las figuras 23 (b) y (c) se apreciara que incluso con haces estrechos puede ser posible que los nodos provoquen interferencia entre sf, pero por selecci6n de haces alternativos se puede evitar todavfa la interferencia dirigiendo ceros y ganancias efectivamente. Por ejemplo, las torres 1 y 3 podrfan estar en comunicaci6n sobre un canal, al mismo tiempo que las torres 3 y 5 estan tratando de comunicarse. Puesto que las tres torres estan posicionadas aproximadamente en una lfnea recta, las transmisiones desde la torre 1 pueden interferir con la recepci6n en la torre
5. En efecto, si el enlace entra las torres 1 y 3 esta funcionando bien, no sera deseable perjudicar la conexi6n. Una soluci6n consiste en cambiar el canal de uno de los enlaces; pero existe otra soluci6n que permite reutilizar el canal.
Con el fin de comunicarse con la torre 5, en su lugar la torre 3 podrfa enviar datos a traves de la torre 4, por ejemplo (lo que en virtud del haz estrecho puede evitar la vista de las torres 1 y 5 sobre el canal). Los datos se pueden encaminar entonces hacia la torre 5 a traves de la torre 6 o la torre 4 puede ser capaz de establecer la torre 5 como un vecino. Evitando cualquier interferencia de esta manera, seleccionando haces discretos en direcciones que no apuntan a otras torres, se facilita la reutilizaci6n 6ptima del trafico.
Debajo del nivel superior esta un nivel intermedio, como se ilustra en la figura 24, donde las estaciones localizadas sobre sitios altos estan en conectividad exclusiva con una o mas de las estaciones sobre el nivel superior. En la presente forma de realizaci6n, esto se realiza a traves de un a antena dirigida de alta ganancia sobre la banda 802.11aa con lfnea de visi6n. En las figuras 25 (a) y (b) se puede ver que las estaciones pueden tener tambien antenas de haces verticales relativamente estrechas, o antenas dirigidas o sectoriales, que operan horizontalmente para permitir a las estaciones de nivel intermedio acoplarse entre sf (probando y descubriendo vecinos). Las estaciones sobre el nivel intermedio tienen tambien antenas (que operan sobre 802.11g) dirigidas hacia abajo hacia el nivel inferior afectado por ecos parasitos (tfpicamente el nivel de la calle) como se muestra en las figuras 26 (a) y (b). Las estaciones de banda-a y banda-g estan tfpicamente cableadas entre sf utilizando ODMA sobre Ethernet, permitiendo a las estaciones de banda-g ser localizadas sobre los tejados, o al nivel de la calle, segun se desee.
Los tres niveles distintos, con interconectividad, se muestran de forma esquematica en la figura 27 y un despiece mas detallado de conectividad se ilustra en la figura 28. En el nivel superior pueden estar disponibles enlaces sobre un cluster de diferentes canales y estan altamente optimizados, con antenas dirigidas exclusivas o antenas de haces verticales estrechas con excelente lfnea de visi6n. Tfpicamente las estaciones exploran todos los canales disponibles y determinan uno o mas canales que son apropiados. Es probable que un canal sea mantenido como un canal fijo para la transmisi6n, pero se pueden utilizar mas canales en paralelo, para redundancia o para compensaci6n de la carga, segun sea apropiado.
Se pueden prever multiples transceptores en el cluster, enlazados por ODMA sobre Ethernet, y produciran haces fijos como se ilustra en la figura 6 uniendo los clusteres; donde el trafico es recibido de forma automatica sobre un haz, emitido a traves de ODMA sobre Ethernet, y luego transmitido fuera de otros haces o antenas. Estos enlaces son evidentemente menos robustos que ODMA sobre inalambrico normal, pero debido a la optimizaci6n los canales son altamente efectivos. Estan disponibles picos de oportunidad debidos a la interferencia, ruido y fluctuaciones en la perdida de la trayectoria, lo que conduce a picos y valles a medida que las antenas son conmutadas y se utilizan diferentes canales. Esta disponible diversidad en virtud de los canales disponibles, y la disponibilidad de otras estaciones engranadas para retransmitir. Los picos de conectividad estan dirigidos hacia abajo desde el nivel superior hasta el nivel intermedio, utilizando antenas dirigidas exclusivas con alta ganancia. Un numero de antenas podrfan apuntar hacia abajo hacia el nivel siguiente, o sustancialmente horizontal sobre el mismo nivel para proporcionar diversidad de la misma manera.
En el nivel intermedio, se utiliza el mismo protocolo de transporte de datos de alta velocidad que en el nivel superior. Las estaciones en este nivel estan tfpicamente en edificios de nivel medio, y tienen conectividad de banda-a con el nivel superior, y conectividad de banda-g (cableadas a la radio de banda-a) para acceder al nivel inferior. Las radios se pueden acoplar tambien con otras estaciones en el nivel intermedio, aunque no siempre puede estar disponible una visi6n clara a otros sitios. Las radios de banda-g (estaciones-B) estan fijadas tfpicamente a traves de concentradores (estaciones C) a las radios de banda-a como se ha descrito anteriormente.
Un mensaje desde el nivel inalambrico inferior puede ser encaminado desde el nivel intermedio directamente hasta una estaci6n de nivel superior, o a traves de varias estaciones de nivel intermedio hasta una estaci6n de nivel superior, o puede permanecer en el nivel intermedio antes de retornar a un destino de nivel inferior. Por consiguiente, la diversidad esta disponible tanto en el nivel superior como tambien en el nivel intermedio en virtud de los multiples sitios altos y sitios de torres disponibles, sin que sea absolutamente necesario cambiar canales. Esto permite el uso de un protocolo de transporte de datos de alta velocidad, que puede constar de intercambios de DATA/ACK sobre uno o mas canales exclusivos identificados (que estan optimizados).
Aunque se pueden pasar pruebas rapidas a traves de las capas superiores, el transporte de datos a alta velocidad sobre los niveles intermedio y superior pueden reducir los gastos generales limitando la utilizaci6n de las pruebas rapidas al nivel inferior (para localizar los concentradores disponibles). La funcionalidad a demanda de los vecinos a traves de ODMA sobre Internet reduce al mfnimo tambien la carga de trafico sobre estos canales.
Un ejemplo posible de una arquitectura de la red y de despliegue de un sistema de niveles multiples se describe con mas detalle en el Apendice B.
APENDICE A
ODMA (Acceso Multiple Accionado por Oportunidad)
Una red ODMA de estaciones multiples comprende un numero de estaciones independientes, que pueden ser fijas o m6viles, cada una de las cuales puede transmitir y recibir datos con el fin de transmitir mensajes desde estaciones de origen hasta estaciones de destino de una manera oportunista a traves de estaciones intermedias. Para que una estaci6n de origen este en una posici6n para enviar un mensaje nuevo a una estaci6n de destino a traves de una de varias estaciones intermedias posibles, cada estaci6n debe estar en contacto en cualquier momento normalmente con otras varias estaciones. Esto se aplica tambien al caso donde se requiere que las estaciones retransmitan un mensaje desde una estaci6n de origen hasta una estaci6n de destino.
Con el fin de hacerlo, cada estaci6n selecciona uno de un numero de canales de prueba posibles para transmitir senales de prueba a otras estaciones. Las senales de prueba contienen datos que identifican la estaci6n en cuesti6n e incluyen detalles de su conectividad con otras estaciones. Otras estaciones que reciben las senales de prueba responden directamente a la estaci6n de prueba o indirectamente, a traves de estaciones intermedias, indicando de esta manera tanto a la estaci6n de prueba como tambien a otras estaciones su disponibilidad como estaciones de destino o estaciones intermedias. La estaci6n de pruebas evalua las respuestas directas o indirectas para identificar otras estaciones con las que se puede comunicar de una manera 6ptima.
El metodo descrito anteriormente de transmisi6n de datos oportunista entre estaciones de una red se refiere como Acceso Multiple Accionado por Oportunidad (ODMA) y los principios se pueden aplicar sobre cualquier red conmutada de paquetes.
ODMA sobre Inalambrico
La metodologfa ODMA sobre Inalambrico se utiliza en una red de comunicaci6n que tiene un numero de estaciones inalambricas que son capaces de transmitir datos y de recibir datos entre sf. La metodologfa comprende definir un primer canal de prueba para la transmisi6n de primeras senales de prueba de radiodifusi6n hasta otras estaciones. Estas senales de prueba se pueden referir tambien como senales de prueba de reuni6n de vecinos. Otras estaciones que reciben primeras senales de prueba (referidas tambien como "pruebas lentas") desde una estaci6n de prueba indican a la estaci6n de prueba su disponibilidad como estaciones de destino o estaciones intermedias (es decir, como vecinas de la estaci6n de prueba). Una tabla de vecinos que comprende detalles y datos de conectividad relacionados con estas otras estaciones disponibles se mantiene en cada una de las estaciones.
En una red ODMA que utiliza un medio inalambrico, cuando existe un numero de estaciones en proximidad estrecha, estas terminaran la prueba con tasas mas altas de datos y con potencias de transmisi6n mas bajas. Las estaciones que escuchan responderan ocasionalmente a estaciones que estan probando a las tasas de datos mas bajas, o que no tienen vecinas suficientes, para ayudar a cualquier estaci6n solitaria (distante) (referidas tambien como "vecinas solitarias") que no pueden utilizar las tasas de datos mas altas o no tienen vecinas suficientes. Las estaciones solamente utilizaran las tasas de datos mas bajas cuando estan solas y no pueden encontrar vecinas suficientes a las tasas de datos mas alta y a la potencia maxima.
Las redes ODMA utilizan tfpicamente dos tipos de procesos de prueba, "prueba lenta" y "prueba rapida". El proceso de prueba lenta es utilizado por cada estaci6n de la red para reunir vecinos, mientras que el proceso de prueba rapida se utiliza para construir gradientes entre estaciones de origen y estaciones de destino.
Cada estaci6n transmitira senales de prueba lenta de "reuni6n de vecinos" a intervalos regulares (determinados por un Reloj de Prueba Lenta) tratando de encontrar otras estaciones. Las estaciones indican en sus pruebas lentas que son capaces de detectar otras estaciones de prueba y de esta manera las estaciones variaran su potencia de prueba hasta que un cierto numero predeterminado de estaciones indican que son capaces de detectar las pruebas. Si una estaci6n nunca adquiere el numero requerido de vecinos, permanecera en la tasa mfnima de datos y la potencia maxima de transmisi6n.
Cada estaci6n variara de forma aleatoria el Reloj de Prueba Lenta ligeramente entre transmisiones de senales de prueba lenta para evitar la colisi6n con otras estaciones. Si alguna estaci6n comenzase a recibir la transmisi6n de otra estaci6n, recargara el Reloj de Prueba Lenta con un nuevo intervalo.
En una red inalambrica de estaciones m6viles, las estaciones se estan moviendo constantemente, y como tal el numero de vecinos estara cambiando constantemente. Si el numero de vecinos excede el numero requerido, una estaci6n co0menzara a incrementar su tasa de datos sobre el canal de prueba. Continuara incrementando su tasa de datos hasta que no exceda ya el numero requerido de vecinos. Si alcanza la tasa maxima de datos, comenzara a caer su potencia de transmisi6n de prueba lenta en incrementos pequenos hasta que alcance la potencia mfnima de
transmisi6n y no exceda ya el numero requerido de vecinos.
Cuando una estaci6n contesta a una prueba lenta de otra estaci6n en el Canal de Prueba, limitara la longitud de su paquete de datos al intervalo del Reloj de Prueba Lenta. Esto es para evitar que otras estaciones prueben su respuesta. Si la estaci6n que esta respondiendo tiene mas datos que enviar que los que caben en un paquete pequeno, indicara en la cabecera del paquete que la otra estaci6n debe moverse a un Canal de Datos especffico.
Puede existir un numero de Canales de Datos definido para cada Canal de Prueba. La estaci6n que esta solicitando el cambio, seleccionara de forma aleatoria uno de los Canales de Datos disponibles. Cuando la otra estaci6n recibe la solicitud cambiara de forma inmediata a ese Canal de Datos, donde las dos estaciones continuaran comunicandose hasta que ninguna de ellas tenga datos que enviar, o si expira el tiempo maximo para permanecer en el Canal de Datos (ajustado por el Reloj de Datos). Tambien podrfan utilizarse protocolos alternativos de transporte de datos.
Cuando una estaci6n cambia al Canal de Datos, carga el Reloj de Datos. Permanecera en el Canal de Datos mientras lo permita el Reloj de Datos. Cuando el Reloj de Datos expira, las estaciones retornaran al Canal de Prueba y comenzaran de nuevo la prueba.
El proceso de prueba lenta consta de tres funciones basicas:
1.
Recolecci6n de vecinas
2.
Aprendizaje de potencia
3.
Rampa de vecinas
El proceso de recolecci6n de vecinas consta de una estaci6n que prueba a niveles incrementados de potencia hasta que las estaciones vecinas indican en sus propias pruebas que estan detectando las pruebas de la primera estaci6n. La potencia de la prueba se incrementa hasta que un numero determinado de vecinas indican que estan detectando las pruebas.
Todas las estaciones de prueba incrementan o reducen su potencia de prueba hasta que todas las estaciones han reunido un numero predeterminado de vecinas. Este proceso consiste en incrementar o reducir el nivel de potencia de las pruebas y en indicar en las pruebas que se escuchan pruebas de otras estaciones. De esta manera, todas las estaciones aprenden que nivel de potencia requieren para alcanzar a varias vecinas.
Cada vez que una estaci6n prueba, incrementa su potencia de transmisi6n y su suelo de ruido y que estaciones tiene como vecinas. Cada vez que una estaci6n escucha la prueba de otra estaci6n, calcula a partir de la prueba la perdida de trayectoria y la potencia requerida para acceder a la estaci6n a partir de la perdida de trayectoria y el suelo de ruido de esa estaci6n. La perdida de trayectoria hacia la vecina y la potencia requerida para acceder a la vecina son registradas en la tabla de vecinas mantenida en cada estaci6n. Si una vecina no es ya escuchada, entonces la perdida de trayectoria y el nivel de potencia requerido para acceder a la estaci6n se incrementan o se "escalonan en rampa" en la tabla hasta que se alcanza un cierto nivel, en cuyo punto la vecina es retirada de la tabla de vecinas.
Si una estaci6n tiene un mensaje (u otros datos) que transmitir a una estaci6n que no es una de sus vecinas, por ejemplo una estaci6n distancia a traves de la red, comienza a transmitir senales de prueba rapida (o senales de prueba de reuni6n de gradientes) para desarrollar informaci6n sobre c6mo acceder a esa estaci6n. La informaci6n es designada como un gradiente y es una indicaci6n del coste acumulativo para acceder a una estaci6n de destino. Cuando una estaci6n comienza la prueba rapida, indica que esta buscando un destino y las vecinas que escuchan la prueba rapida realizaran ellas mismas una prueba rapida hasta que la estaci6n de destino escucha las pruebas rapidas de sus vecinas. El gradiente se forma entonces a traves de la adici6n de coste acumulativo hasta que el gradiente alcanza la fuente, y la fuente puede comenzar a emitir mensajes hacia vecinas utilizando la informaci6n desarrollada en los gradientes hasta el destino que, a su vez, puede enviarlos a sus vecinas hasta que se alcanza el destino.
Cada estaci6n mantiene un registro de los gradientes (coste acumulativo) para cada destino de cada una de sus vecinas. y su propio gradiente hacia el destino. En comunicaciones de la norma ODMA, cada estaci6n pasa solamente mensajes a estaciones con un coste acumulativo inferior hasta el destino. Una estaci6n puede pasar un mensaje hasta cualquiera de sus vecinas con un gradiente inferior hasta el destino. La reuni6n de vecinas a traves de prueba lenta y la generaci6n de gradientes a traves de prueba rapida permiten a una estaci6n desarrollar un numero de opciones de estaciones con coste inferior hacia cualquier destino que puede enviar mensajes a tales destinos. Las vecinas se mantienen en todo momento a traves de prueba lenta y los gradientes solamente se desarrollan sobre una base necesaria cuando deben enviarse mensajes / datos a estaciones que no son vecinas.
Cada estaci6n inalambrica utiliza el proceso de prueba lenta para identificar y obtener informaci6n de vecinas de la
estaci6n. Una estaci6n se considera vecina en este sentido si ha sido escuchada que transmite un mensaje de prueba de reuni6n de vecinas, y los detalles de las estaciones vecinas identificadas permaneceran en la tabla de vecinas de cada estaci6n.
Si una vecina identificada ha transmitido ella misma un mensaje de prueba de reuni6n de vecinas, que es recibido por una estaci6n particular, y la prueba contiene informaci6n del identificador propio de la estaci6n particular, entonces la vecina es marcada como una "vecina de detecci6n" en la tabla de vecinas. Tfpicamente cada estaci6n adaptara sus tecnicas de reuni6n de vecinas (en general, incrementando las tasas de transmisi6n de datos y reduciendo la intensidad de las senales de prueba emitidas) para mantener aproximadamente 10 vecinas de detecci6n. Un numero predeterminado de estas vecinas con la perdida de trayectoria mfnima son marcadas como "vecinas pr6ximas" (por ejemplo, cinco estaciones). La informaci6n obtenida de estas vecinas puede ser tratada de forma diferente o de forma preferente y las tecnicas utilizadas para transmitir la informaci6n se pueden adaptar tambien en funci6n de las vecinas.
Si una estaci6n es incapaz de adquirir el numero mfnimo de vecinas pr6ximas cuando esta transmitiendo a plena potencia de prueba, se refiere como una "vecina aislada". Otras estaciones que han adquirido el numero requerido de vecinas pr6ximas que pueden detectar las transmisiones de vecinas aisladas permitiran a la vecina aislada conocer que son detectadas, y pueden proporcionar informaci6n adicional a la vecina aislada.
Cuando no esta probando o emitiendo otros mensajes, cada estaci6n esta escuchando las pruebas de las otras estaciones. Cuando se escucha, la estaci6n receptora puede utilizar la informaci6n de potencia de transmisi6n proporcionada en la prueba para establecer la perdida de trayectoria a la estaci6n. Puesto que cada estaci6n esta identificando constantemente las vecinas pr6ximas con la perdida mfnima de trayectoria, es probable que estas vecinas o bien esten en lfnea directa de visi6n, o tengan la mejor senal con la mfnima interferencia.
Incluso las estaciones que solamente son capaces de escuchar, estaran en conectividad relativamente buena con una estaci6n de prueba en una red totalmente operativa con muchas estaciones, ya que es probable que las e4staciones que emiten pruebas hayan reducido sus niveles de transmisi6n con el fin de reducir al mfnimo su numero de vecinas. En otras palabras, las vecinas son seleccionadas tfpicamente por la calidad de conectividad. Las vecinas aisladas son la excepci6n, pero seran reconocidas por las estaciones (escuchando sus transmisiones a plena potencia y determinando que tienen menos que el numero requerido de vecinas reunidas) y seran asistidas.
ODMA sobre Cable (sobre Ethernet y sobre Internet)
La arquitectura de la red global ODMA permite la implementaci6n de la red ODMA sobre un area muy amplia, tal como en una red regional, nacional o global, integrando redes ODMA inalambricas con una o mas redes auxiliares conmutadas de paquetes utilizando formas adaptadas de tecnicas ODMA. La red auxiliar podrfa comprender redes de cables convencionales, tales como redes Ethernet e Internet, asf como redes de cables "virtuales", tales como la red creada utilizando nodos de satelites, o cualquier combinaci6n de estas redes.
Un componente de la red de comunicaciones de la invenci6n es una conectividad verdadera de nivel-a-nivel (peerto-peer) entre un numero grandes de estaciones de abonados ODMA m6viles, ya esten pr6ximas entre sf o en diferentes pafses. Tal conectividad de nivel-a-nivel se ofrece sobre una red auxiliar que puede utilizar un medio de transmisi6n diferente desde las estaciones ODMA m6viles. Varios medios conmutados de paquetes de "cables" reales y de "cables" virtuales estan disponibles para uso en tal "red global", pero el mas relevante de estos medios es Internet o un "Internet" privado.
Para hacer que la conectividad general de la red sea mas flexible, las estaciones de abonados m6viles deberfan tener muchos puntos potenciales de acceso a la re auxiliar. De manera ideal, las transmisiones de datos deberfan encaminarse a traves de los medios inalambricos o por cable mas adecuados en el momento en el que la transmisi6n esta siendo enviada., utilizando protocolos ODMA. Para alcanzar este ideal, la localizaci6n de los puntos de acceso con conectividad 6ptima con las otras estaciones inalambricas deberfa ser conocida con alguna certeza en cualquier tiempo dado y esta informaci6n deberfa actualizarse sobre una base continua debido al movimiento de las estaciones inalambricas. No obstante, la manera en que las estaciones estan localizadas deberfa conseguirse tambien si sobrecargar el medio de la red auxiliar con transmisiones de prueba innecesarias.
Hardware e infraestructura de la red global ODMA
• Estaciones Inalambricas (Estaciones de Abonados Inalambricas y Clases Inalambrica, tambien referidas como "Estaciones A") Figura 29
Las estaciones inalambricas de abonados (usuarios) son generalmente transceptores de radio inalambricos m6viles que se comunican con otras estaciones inalambricas de abonados y estaciones de claves inalambricas (que son generalmente fijas, pero pueden ser m6viles) utilizando ODMA sobre Inalambrico. Las estaciones inalambricas de abonados tienen tfpicamente o bien una interfaz de Ethernet que permite a un dispositivo de calculo asociado recibir y transmitir datos a traves de la unidad, o tener conectividad con hardware de telefono m6vil para permitir la
transferencia de datos de voz. Las estaciones inalambricas se comunican entre sf utilizando conectividad ODMA sobre Inalambrico.
Las estaciones de claves inalambricas son similares a las estaciones inalambricas de abonados, proporcionando cobertura inalambrica adicional actuando como estaciones intermedias para uso por las estaciones inalambricas de abonados en comunicaci6n entre sf. No obstante, las estaciones claves no tienen generalmente otras conexiones o interfaces como en el caso de las estaciones inalambricas de abonados. Las estaciones claves inalambricas son tfpicamente instalaciones estacionarias, fijas, posiblemente con antenas especializadas. No obstante, estas estaciones podrfan ser tambien m6viles y podrfan estar montadas sobre un autom6vil o un tren, por ejemplo.
• Claves de Acceso (Adaptadores de Inalambrico a Ethernet, referidos tambien como "Estaciones B") -Figura 30
Los adaptadores de inalambrico a Ethernet son similares a las estaciones inalambricas de abonados y a las estaciones de claves inalambricas, pero estas unidades tienen la capacidad anadida de que estan enlazadas juntas a traves de un troncal de Ethernet o una sub-unidad que utiliza protocolos ODMA debido a la provisi6n de una interfaz de ODM Ethernet. Estos dispositivos soportan tanto ODMA sobre Inalambrico como tambien ODMA sobe Ethernet. La estaci6n es similar a una estaci6n inalambrica, pero la tarjeta de interfaz esta conectada a Ethernet activado por ODMA. La estaci6n puede incluir opcionalmente otras tarjetas de interfaz LAN.
Los adaptadores se utilizan tfpicamente para crear un cluster de puntos de acceso inalambricos para incremental la capacidad cerca de un punto de conexi6n de Internet, o tal vez para conectar va La varios dispositivos de este tipo juntos sobre una red de oficina grande de Ethernet. La conexi6n de Ethernet sera conectada normalmente en una red de cable con otras varias estaciones Inalambricas-Ethernet (claves de acceso) y una estaci6n de concentradores (adaptador de Ethernet a Internet descrito anteriormente). Las estaciones de claves de acceso pueden estar localizadas ffsicamente remotas desde las estaciones de concentradores, y las conexiones de Ethernet hasta las estaciones de claves de acceso pueden ser a traves de cableado regular, o a traves de enlaces de microondas de alta capacidad, cableado de fibra 6ptica o similar, segun se requiera.
• Estaciones de concentradores (adaptadores de Ethernet a Internet, referidos tambien como "Estaciones C") -Figura 31
Estos dispositivos proporcionan un puente entre una red ODMA sobre Ethernet e Internet en general y tendran una direcci6n dinamica de Internet (IP) sobre Internet. Cada dispositivo mantendra una memoria cache de datos que identifica otras estaciones de concentradores que la unidad ha establecido que estan presentes en Internet, y es capaz de localizar tales otros dispositivos haciendo solicitudes a uno o mas Servidores de Registro y Adaptaci6n de Localizaci6n de Estaciones y/o Servidores de Autenticaci6n y Certificaci6n. Si la estaci6n de concentradores tiene una direcci6n dinamica, entonces el Servidor de Gesti6n de Direcciones IP y/o el Servidor de Registro y Adaptaci6n de Localizaci6n de Estaciones tendran que mantener la pista de la estaci6n de concentradores sincronizando la estaci6n con su direcci6n ODMA.
Los componentes nucleares de las estaciones de concentradores son los mismos que para las estaciones de claves inalambricas y de acceso, pero no existe tfpicamente conectividad inalambrica. En su lugar, se proporcionan una interfaz WAN (tfpicamente un m6dem de cable) y una conexi6n cabezada o de cable con Internet. Una interfaz ODMA Ethernet conecta la estaci6n a una sub-red ODMA sobre Ethernet.
Revisi6n de la topolog�a de la red ODMA
La figura muestra la topologfa de la red de area amplia global ODMA en una forma esquematica simplificada. Se pueden transmitir datos de mensaje desde una estaci6n m6vil de abonado inalambrico (la estaci6n de origen) hasta otra (la estaci6n de destino) dentro del area inmediata inalambrica (ODMA sobre inalambrico) o sobre una red multimedia ODMA. En la red global, los datos de mensaje son transmitidos en primer lugar a traves de un medio inalambrico por la estaci6n de origen, luego sobre un medio de cable (o sobre una o mas redes Ethernet y la red de Internet publica o privada) antes de se transmitidos finalmente de nuevo a traves de un medio inalambrico hasta la estaci6n de destino.
Ar�uitectura multi�media
Se pueden requerir varios dispositivos en la red de comunicaciones de area amplia para manejar mas de un medio dispar de comunicaciones con el fin de establecer comunicaci6n desde la estaci6n de origen hasta la estaci6n de destino utilizando los protocolos ODMA. Puesto que las caracterfsticas de los varios medios varfan en gran medida, se adoptan diferentes protocolos y algoritmos para manejar el procesamiento de la transmisi6n de datos a traves de cada medio.
En particular, cada medio (por ejemplo, inalambrico, Ethernet e Internet, etc.) con sus protocolos correspondientes (ODMA sobre Inalambrico, ODMA sobre Ethernet, ODMA sobre Internet, etc.) soportados por un dispositivo tiene su propia tabla de vecinas y parametros asociados que son relevantes para el medio. La reuni6n de vecinas y la
recopilaci6n de informaci6n relacionada con la calidad de la conectividad entre las estaciones se emprenden por separado en cada medio segun sea apropiado, en funci6n de los parametros que son relevantes para ese medio.
La tabla de gradientes constituida desde la estaci6n de origen hasta la estaci6n de destino es comun a todos los varios medios, independientemente de los medios que se utilicen, y los gradientes identificados se basarfan en toda la informaci6n relevante de las vecinas a traves de cada medio. Por consiguiente, deberfa ser evidente que la tabla de ardientes es independiente de cualquier medio, a traves del cual se transmiten realmente despues los datos.
Cualquiera que sea el medio utilizado en la transmisi6n de datos, las vecinas operaran en colaboraci6n y seguiran la pista de sus resistencias relativas de conectividad. No obstante, en una red multi-media es importarse asegurar que las funciones de coste utilizadas para encaminar la transmisi6n de datos a traves de los varios medios son compatibles para asegurar que se sigue la ruta 6ptima.
ODMA sobre Ethernet
La prueba es emprendida a traves de paquetes de radiodifusi6n de Ethernet. La transmisi6n de datos se realiza a traves de paquetes directos de Ethernet. Puesto que la prueba lenta se realiza relativamente en raras ocasiones y sus costes de vecinas son esencialmente todos los mismos, la tabla de vecinas podrfa tener un numero grande de vecinas con relaci6n a otros medios.
La estaci6n de clave de acceso puede desarrollar conjuntos de vecinas donde esta el punto de conectividad entre diferentes redes de Ethernet (cada una sobre las secciones de Ethernet unidas por la unidad ODMA). Si una red de area local esta particularmente ocupada y sobre utilizada para trafico global o para trafico local, la metodologfa ODMA se aplica al trafico en ambas vecindades. Cada grupo de estaciones de Ethernet no puede ver a las estaciones de otro grupo como vecinas, sino que la estaci6n clave de acceso actua como un intermediario que sincroniza las estaciones en cada grupo cuando es adecuado, sirviendo de esta manera como un rele de saltos multiples de area local y facilitando uno o mas altos sobre las vecindades en el medio Ethernet. Se apreciaran que podrfan unirse mas de una estaci6n clave de acceso a dos (o mas) redes de area local de esta naturaleza.
ODMA sobre Internet
El entorno general ODMA contempla que cada estaci6n inalambrica (estaciones de abonados inalambricos y estaciones claves) en la red emita de forma repetida mensajes de autenticaci6n actualizados sobre una base peri6dica a los Servidores de Autenticaci6n y Certificaci6n. Esto se consigue tfpicamentea traves de la funcionalidad de los Servidores de Registro y Adaptaci6n de Localizaci6n de Estaciones.
Los gradientes desde cada estaci6n en la red hasta cualquier numero de potenciales Servidores de Autenticaci6n y Certificaci6n se mantienen en todo momento. Eso Servidores de Autenticaci6n y Certificaci6n (a traves de los Servidores de Registro y Adaptaci6n de Localizaci6n de Estaciones) interactuan con cualquier otro Servidor de Autenticaci6n y Certificaci6n previsto sobre la red para mantener las tablas actualizadas de informaci6n en cada estaci6n que comprende la red ODMA (de hecho, todas las estaciones ODMA de cualquier tipo se autenticaran a sf mismas sobre una base permanente).
Cuando una estaci6n inalambrica envfa un paquete al Servidor de Autenticaci6n y Certificaci6n (hacia arriba un gradiente al Servidor de Autenticaci6n y Certificaci6n), incluye la informaci6n para el numero predeterminado de mejores estaciones de concentradores que se ha determinado que proporcionan la mejor conectividad potencial en el area de la estaci6n inalambrica. Cada que se envfa un paquete de autenticaci6n al Servidor de Autenticaci6n y Certificaci6n, seguira un gradiente a traves de la estaci6n de concentradores y esta informaci6n se anadira tambien al paquete de autenticaci6n. Por consiguiente, el Servidor de Registro y Adaptaci6n de Localizaci6n de Estaciones tendra un registro relativamente actual de las estaciones inalambricas (que estan en el area de ciertas estaciones de concentradores. Ademas, las estaciones inalambricas conoceran c6mo enviar una autenticaci6n al Servidor de Autenticaci6n y Certificaci6n en todo momento.
Cuando cualquier estaci6n inalambrica (la estaci6n de origen) desea enviar informaci6n a otra estaci6n inalambrica (la estaci6n de destino) que no esta en contacto por ODMA sobre Inalambrico, envfa un paquete al Servidor de Registro y Adaptaci6n de Localizaci6n de Estaciones (tfpicamente a traves de las estaciones de concentradores mejor colocadas en esta area, aunque el mensaje podrfa ser transmitido en teorfa sobre el medio inalambrico si el servidor tiene esta funcionalidad). Se pueden enviar paquetes tanto al Servidor de Registro y Adaptaci6n de Localizaci6n de Estaciones como tambien a las estaciones de concentradores cercanas para establecer la mejor ruta disponible desde la estaci6n de origen hasta la estaci6n de destino sobre la red auxiliar, puesto que la estaci6n de destino ya pude ser conocida por una estaci6n de concentradores.
En el nivel mas sencillo, las estaciones que actuan como nodos en Internet no tienen necesidad de acceder al Servidor de Registro y Adaptaci6n de Localizaci6n de Estaciones como tal. Cuando se conectan, con acceso a Internet (u otra red conmutada de paquetes), la estaci6n comenzara automaticamente a probar vecinas. Podrfan existir una o mas direcciones iniciales previstas en el hardware de la estaci6n para acceder al proceso y la(s) estaci6n(es) probada(s) proporcionara(n) informaci6n con respecto a sus propias vecinas "bien conectadas" y de esta manera sugerira(n) otras estaciones que podrfan ser probadas. Todas las estacione se localizaran en ultimo termino entre sf de esta manera, ya que estan disponibles mas direcciones para prueba. Puesto que estas vecinas estan, en general, bien conectadas, es probable que tengan buena conectividad con otras vecinas bien conectadas
5 que aseguran, en general, transacciones 6ptimas.
Puesto que cada estaci6n mantiene listas de estaciones inalambricas con las que esta potencialmente en contacto, una estaci6n sobre Internet puede localizar tambien estaciones inalambricas a traves de este mecanismo de prueba. Las tablas vecinas de las estaciones son actualizadas sobre una base permanente, de manera que cualquier estaci6n deberfa ser capaz de mantener la pista de sus propias vecinas bien conectadas o las de la estaci6n de
10 destino (ya sea sobre la red auxiliar o la red inalambrica). Una vez halladas, las estaciones claves probadas como "vecinas a demanda" pueden ser actualizadas continuamente mientras sea necesario.
Suponiendo que la estaci6n de destino no es conocida inmediatamente por las estaciones de concentradores o sus vecinas inmediatas, el Servidor de Registro y Adaptaci6n de Localizaci6n de Estaciones determinara entonces la ultima localizaci6n conocida de la estaci6n de destino y establecera a partir de sus tablas que estaciones de 15 concentradores parecer mejor adaptadas para conectividad entre la estaci6n de origen y la estaci6n de destino. El Servidor de Registro y Adaptaci6n de Localizaci6n de Estaciones indicara a las estaciones de concentradores en el "lado de origen" de Internet que otras estaciones de concentradores prueban a traves de UDP en el "lado de destino". Las mejores estaciones de concentradores (como se pueden determinar posteriormente sobre una base constante) en la regi6n de las estaciones de origen y de destino estaran probando entonces entre sf mientras las
20 estaciones sobre ambos lados del "salto" de Internet requieran un gradiente entre ellas.
APENDICE B
Ar�uitectura multi�nivel de la red
Una arquitectura multi-nivel se ilustra en la figura 33 y consta de los siguientes dispositivos principales.
Definici6n
Sitio de acceso
Actua como el acceso a una red de retorno IP, facilita los servicios de gesti6n para abonados y proporciona acceso a Internet de alto ancho de banda.
CPE
Equipo en las instalaciones del cliente, dispositivos inalambricos en el lugar que conectan ordenadores fijos y portatiles u otros dispositivos (por ejemplo, PDAs) a redes inalambricas ODMA.
Clave exterior
Un dispositivo que combina las funciones de las estaciones B, C (y normalmente puerta de enlace ODMA). Se utiliza para asociar CPEs a una Celula
Clave troncal
Un dispositivo que opera en el modo WS cuando esta cableado a una Clave Exterior en una Celula; se utiliza independientemente en el modo AL para conexi6n a Nubes
Celula
Grupo de CSPs asociados juntos por una Clave Exterior y Clave Troncal
Nube
Grupo de Celulas conectadas por Claves Troncales.
25El Sitio de Acceso Multi-nivel consta de los siguientes dispositivos
Componente
Sitio de acceso
Combinaciones de puerta de enlace y concentrador
Localizador /LRMS)
Autenticador (AAA) con Concentrador
Servidor de Gesti6n de la Red (CNMS)
Puerta en enlace IP, para conectividad de Internet en general
Una celula ODMA se muestra con mas detalle en la figura 34 y consta de una Clave Exterior y una Clave Troncal
cableadas por parejas y un numero de CPEs en conectividad. La Clave Exterior utiliza una omni-antena o una antena de sector para permitir la cobertura amplia adecuada del area local. La Clave Troncal utiliza una antena dirigida para conectar una estaci6n inalambrica ("Modo WS") a otra Clave Troncal, tfpicamente localizada cerca del centro de la Nube.
Cada 802.11g CPE localizado en la Celula y conectado a la Clave Exterior tiene actualmente una capacidad de 300 Kbps o mas sobre 4 saltos y 3 Mbps sobre 1 salto. La cobertura tfpica de una Celula es un radio de 300 m sobre 1 salto.
ODMA CPEs localizados en una Celula ODMA conectaran la Clave Exterior 802.11a a la red ODMA. Cada CPE puede enlazar la Clave Exterior por uno o mas saltos. La distancia entre cada nivel es tfpicamente 50-300 m. Todos los niveles en la Celula se pueden conectar fuera de la Nuble ODMA o a Internet a traves de la Clave Troncal cableada con una Clave Exterior, localizada en cada Celula.
Las Claves Troncales estan configuradas para reconexi6n a una Clave Troncal de "modo AP" localizada en otras torres o sitios altos.
Nubes
Una nube ODMA se muestra en la figura 34, compuesta de Claves Troncales localizadas cerca del centro de la Nube, y de un numero de celulas ODMA enlazadas entre sf por estas Claves Troncales. Estos enlaces tendran un ancho de banda de 3 Mbps o mas.
Cada Clave Troncal utiliza tfpicamente una antena de parche de 120° para proporcionar parte de un area amplia de cobertura y esta montada sobre un sitio muy elevado. Las Claves Troncales extienden la cobertura conectando Celulas en Nubes, proporcionando redundancia multiple y capacidad incrementada. Dentro de la Nube, otra Clave Troncal utiliza una antena de alta ganancia exclusiva para enlace de retorno al Sitio de Acceso a traves de otra Clave Troncal localizada en otra torre, dirigiendo el trafico CPE hacia y desde la infraestructura ODMA sobre esa banda 802.11a. Los enlaces de lfnea principal tienen lfnea clara de visi6n hacia Claves Troncales vecinas, que operan muy por encima de los ecos parasitos, y tienen una anchura de banda de aproximadamente 10-20 Mbps, en funci6n de las condiciones. La cobertura de la nube es tfpicamente un radio de 1-10 �m (Lfnea de Visi6n LoS), en funci6n de la antena y las condiciones.
Las Claves Exteriores proporcionan conectividad de ultima milla sobre la red ODMA; estando colocada tfpicamente sobre el techo de una casa. La capacidad es aproximadamente 3 Mbps, utilizando una ovni-antena sobre la banda 802.11g.
Las Nubles ODMA proporcionan redundancia en el caso de fallo de la conexi6n entre las Claves Troncales. Los niveles en la celula afectada pueden salta a otra Celula y acceder a la Clave Troncal que pertenece a esa otra Celula. Por ejemplo, si la conexi6n a la Clave Troncal G7 de la figura 34 no estaba disponible, los niveles dentro de la Celula podrfan conectarse en su lugar a la Clave Troncal G6, y utilizarla para acceder al enlace de lfnea principal.
Los requerimientos tfpicos de la antena son los siguientes.
Banda RF
Clave Troncal
Enlace de lfnea principal Alta ganancia dirigida Sf Totalmente no obstruida 802.11a
Clave Troncal
Enlace de celula Parche 120 grados Sf Ampliamente no obstruida 802.11a
Clave Troncal
Enlace de lfnea (lado del cliente) Dirigida Sf Ampliamente no obstruida 802.11a
Clave Exterior
Enlace ODMA Ovni S6lo deseable S6lo deseable 802.11g

Claims (11)

  1. REIVINDICACIONES
    1.-Un metodo de funcionamiento de una red de comunicaciones, que comprende una pluralidad de estaciones inalambricas, siendo cada estaci6n capaz de transmitir y recibir datos, de manera que la red puede transmitir un mensaje que comprende una pluralidad de paquetes de datos desde una estaci6n de origen hacia una estaci6n de destino a traves de al menos una estaci6n intermedia, donde al menos algunas estaciones tienen un sistema de antena controlable que es operativo para dirigir un cero de forma selectiva, incluyendo el metodo las etapas de:
    (a)
    seleccionar, en cada estaci6n, uno o mas canales de prueba para la transmisi6n de senales de prueba a otras estaciones;
    (b)
    detectar, en estaciones que tienen un sistema de antena controlable, la presencia de interferencia en dichos uno o mas canales de prueba y dirigir de forma selectiva uno o mas ceros hacia la fuente o fuentes de la interferencia; y
    (c)
    transmitir senales de prueba de reuni6n de vecinos desde cada estaci6n sobre el canal o canales de prueba seleccionados, donde otras estaciones, que reciben las senales de prueba de reuni6n de vecinos desde una estaci6n de prueba, responden directa o indirectamente para indicar de esta manera a la estaci6n de prueba su disponibilidad como destino o estaciones vecinas intermedias;
    en el que la presencia de dichos cero o ceros afecta a la capacidad de otras estaciones para recibir las senales de prueba de reuni6n de vecinos, donde las variaciones resultantes en la conectividad entre dicha estaci6n y otras estaciones proporcionan de esta manera variaciones en la disponibilidad de estaciones vecinas para dicha estaci6n.
  2. 2.-Un metodo de acuerdo con la reivindicaci6n 1, en el que un cero es dirigido hacia una fuente de interferencia, donde el nivel de la interferencia excede un nivel determinado.
  3. 3.-Un metodo de acuerdo con la reivindicaci6n 2, en el que el nivel predeterminado de interferencia corresponde al piso de ruido ambiente en dicho canal de prueba.
  4. 4.-Un metodo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, que incluye el funcionamiento de un sistema de antena en una o mas estaciones para conducir el patr6n de radiaci6n del sistema de antena con el fin de dirigir uno o mas ceros hacia las fuentes de interferencia, afectando de esta manera a la conectividad de estaciones vecinas e introduciendo diversidad en las opciones de conectividad disponibles para las estaciones.
  5. 5.-Un metodo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que una fuente de interferencia es una estaci6n vecina, cada una de dichas estaciones dirige un cero hacia la estaci6n vecina para reducir o eliminar interferencia mutua.
  6. 6.-Un metodo de acuerdo con la reivindicaci6n 5, en el que dos o mas estaciones vecinas se dirigen ceros unas hacia las otras.
  7. 7.-Un metodo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el que estaciones con antenas controlables dirigen haces de forma selectiva, incluyen el metodo asociar, en cada una de dichas estaciones, la localizaci6n de otras estaciones con respecto a un haz o haces particulares para comunicaci6n en curso.
  8. 8.-Un metodo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7. en el que estaciones con antenas controlables supervisan dichos uno o mas canales de prueba para ruido o interferencia, incluyendo el metodo interrelacionar, en cada una de dichas estaciones, la localizaci6n de otras estaciones con respecto a un haz o haces particulares determinados para proporcionar comunicaci6n relativamente libre de ruido o interferencia a dichas otras estaciones.
  9. 9.-Un metodo de acuerdo con la reivindicaci6n 7 u 8, que incluye almacenar datos relacionados con las localizaciones interrelacionadas en cada estaci6n, y transmitir los datos a otras estaciones en senales de prueba.
  10. 10.-Un metodo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 7 a 9, en el que una estaci6n que transmite una senal o dato de prueba a otra estaci6n selecciona un haz previamente determinado que esta libre de interferencia o ruido.
  11. 11.-Una red de comunicaciones que comprende una pluralidad de estaciones inalambricas, estando adaptada cada estaci6n para transmitir y recibir datos para que la red pueda transmitir un mensaje que comprende una pluralidad de paquetes de datos desde una estaci6n de origen hacia una estaci6n de destino a traves de al menos una estaci6n intermedia, en la que al menos algunas estaciones tienen un sistema de antena controlable que es operativo para dirigir un cero de forma selectiva, y en la que cada una de dichas estaciones es operativa para:
    (a) seleccionar uno o mas canales de prueba para la transmisi6n de senales de prueba a otras estaciones;
    (b)
    detectar la presencia de interferencia en dichos uno o mas canales de prueba y dirigir de manera selectiva uno o mas ceros hacia la fuente o fuentes de la interferencia; y
    (c)
    transmitir senales de prueba de reuni6n de vecinos desde cada estaci6n sobre el canal o canales de prueba seleccionados, de tal manera que otras estaciones, cuando reciben las senales de prueba de reuni6n de vecinos
    5 desde una estaci6n de prueba, responden directa o indirectamente para indicar de esta manera a la estaci6n de prueba su disponibilidad como estaciones de prueba vecinas o intermedias;
    en el que la presencia de dichos cero o ceros afecta a la capacidad de otras estaciones para recibir las senales de prueba de reuni6n de vecinos, donde las variaciones resultantes en la conectividad entre dicha estaci6n y otras estaciones proporcionan de esta manera variaciones en la disponibilidad de estaciones vecinas para cada un de
    10 dichas estaciones.
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