ES2566158T3

ES2566158T3 - Protocolo escalable para grandes WSN que tienen nodos de extremo de bajo ciclo de trabajo

Info

Publication number: ES2566158T3
Application number: ES13715511.5T
Authority: ES
Inventors: Paul Brent Rasband; Stewart E. Hall
Original assignee: Tyco Fire and Security GmbH
Current assignee: Tyco Fire and Security GmbH
Priority date: 2012-03-19
Filing date: 2013-03-19
Publication date: 2016-04-11
Anticipated expiration: 2033-03-19
Also published as: CA2871466A1; US20130242905A1; WO2013142505A1; EP2829148A1; IN2014DN08751A; HK1205848A1; CN104396338A; AU2017200795B2; CN104396338B; KR20150002682A; US9781745B2; EP2829148B1; AU2013235200A1; AU2017200795A1; CA2871466C; KR102136983B1

Abstract

Un método para proporcionar una red de sensores inalámbricos (100) entre un nodo principal (101) y una pluralidad de nodos, estando los nodos asociados a los sensores, comprendiendo el método: definir canales de comunicación sobre los cuales el nodo principal (101) se comunica con los nodos basándose en un esquema de salto de canal; caracterizado por definir al menos un canal de transferencia que se dedica a llevar tramas de transferencia que se transmiten mediante el nodo principal (101); configurar nodos no vinculados que no son vinculados a la red (100) para entrar en una sesión de conexión mediante la localización del al menos un canal de transferencia para escuchar un mensaje de transferencia, indicando el mensaje de transferencia un próximo canal de comunicaciones que se volverá activo; y conmutar los nodos no vinculados al siguiente canal de comunicaciones; en donde los nodos no vinculados escuchan una trama de baliza (402) en el siguiente canal de comunicaciones, utilizando los nodos no vinculados la trama de baliza (402) como referencia de tiempo para permitir que los nodos no vinculados se vinculen a la red (100).

Description

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DESCRIPCION

Protocolo escalable para grandes WSN que tienen nodos de extremo de bajo ciclo de trabajo Antecedentes de la invencion

Las realizaciones de la presente invencion se refieren en general a las redes de sensores inalambricos y se refieren mas particularmente a metodos y a sistemas que implementan un esquema de salto de canal en serie-paralelo en una red de sensores inalambricos.

Existen redes de sensores inalambricos de multiples niveles (WSN) que se distribuyen en grandes areas geograficas. Las redes de sensores inalambricos de multiples niveles convencionales incluyen un nodo principal (por ejemplo, un nodo coordinador, o nodo de pasarela) que forma un primer nivel. El nodo principal esta logicamente vinculado a nodos en un segundo nivel. Los nodos en el segundo nivel pueden ser nodos de extremo o nodos repetidores. Los nodos repetidores en un segundo nivel pueden estar logicamente vinculados a uno o mas nodos de extremo que se encuentran en un tercer nivel. Toda la coleccion de nodos de extremo puede comprender un tercer nivel de la red. El protocolo estandar IEEE 802.15.4, Version 2 (2006) distingue entre "nodos totalmente funcionales" y "nodos parcialmente funcionales". En otras ocasiones, los nodos se designan empleando una relacion padre-hijo (por ejemplo, con el "padre" siendo un nodo totalmente funcional, tal como el nodo principal o un nodo repetidor, y el "hijo" ser un nodo parcialmente funcional, tal como un nodo de extremo). La relacion entre el nodo principal y un nodo repetidor tambien puede denominarse como una relacion padre-hijo, con el repetidor sirviendo al papel subordinado. A menudo, los nodos completamente funcionales, que sirven, o son capaces de servir como nodos padre, utilizan mas altas sensibilidades del receptor y potencia de los transmisores y un mejor aislamiento de canal (es decir, mejores radios), mientras que los nodos de extremo (que casi siempre llenan el papel de los nodos ninos y son mucho mas numerosos en la red) utilizan radios de menor coste con un rendimiento general mas pobre. La red descrita anteriormente es en general de propagacion a lo largo de una gran area fisica. Por ejemplo, dos nodos (al menos uno de los cuales tiene un amplificador de bajo ruido y un amplificador de potencia) pueden comunicarse entre si a una distancia de varios cientos de pies con poca dificultad y, por lo tanto, toda la red puede cubrir un area de 100.000 pies cuadrados o mas, y varias plantas de un edificio. Tambien existen topologias de red mas generales en las que los distintos niveles de la red estan organizados o se organizan por si mismo en forma ad hoc, basandose en la calidad de los enlaces de comunicacion entre las distintas combinaciones de pares de nodos, como se determina en las pruebas realizadas durante la formacion de la red ad hoc. Independientemente de la topologia de la red real, se puede afirmar que en las implementaciones WSN mas practicas, un nodo de extremo dado (por ejemplo, nivel N) se encuentra conectado unicamente a algun nodo "padre" un nivel por encima (por ejemplo, nivel N-l).

En general, una red de sensores inalambricos utiliza canales o intervalos de frecuencia extendidos por todo un rango de frecuencias mas amplio prescrito por medios tales como la regulacion gubernamental. Por ejemplo, en los Estados Unidos, una red de sensores inalambricos que operan en el rango de 902 a 928 MHz puede utilizar un conjunto de canales de hasta 50 en numero. Por otra parte, la red utiliza esos canales en forma de "salto al azar", de tal manera que los nodos se comunican a traves de un canal particular durante solo un corto periodo de tiempo (por lo general unas pocas decimas de segundo), antes de saltar a otro canal. El orden de ocupacion del canal es aleatorio, o aparentemente aleatorio.

Para muchos tipos de protocolos de comunicacion (por ejemplo, el protocolo estandar IEEE 802.15.4), antes de que un nodo pueda enviar un mensaje en un canal particular, el nodo pasa un cierto (corto) periodo de tiempo de escucha para otros nodos que puedan estar utilizando el mismo canal. Por ejemplo, el estandar 802.15.4 utiliza especificamente un tipo de algoritmo de acceso multiple de detection del portador - prevention de colisiones (CSMA-CA) para este proceso de "escuchar antes de hablar".

Sin embargo, los protocolos de comunicacion convencionales utilizados con las redes de sensores inalambricos de multiples niveles experimentan ciertas limitaciones. Por ejemplo, un problema comun a menudo se encuentra en redes de sensores inalambricos fisicamente grandes es que no puede haber dos nodos dentro de la misma red y se encuentran en dos bordes extremos del espacio fisico de esa red, que necesita enviar un mensaje en el mismo momento. Si los dos nodos estan demasiado separados para escuchar los mensajes de uno de los otros, los nodos pueden realizar la comprobacion CSMA-CA y ambos determinan que esta correcto para enviar sus respectivos mensajes. Sin embargo, cuando los dos nodos envian los mensajes, otros nodos dentro de la red (la mayoria de los cuales estan situados aproximadamente entre los dos nodos de extremo) pueden escuchar los mensajes de los dos nodos de transmision. Los dos mensajes se corrompen entre si y, por lo tanto, los nodos en el medio no son capaces de entender bien el mensaje. Por lo tanto, los protocolos de red convencionales no son capaces de evitar la superposition de mensajes cuando no todos los nodos de la red pueden escuchar todos los mensajes de todos los demas nodos. Esto es particularmente un problema con dos nodos de extremo (en oposicion a un nodo de extremo y a una pasarela o un repetidor nodos, o dos nodos repetidores, etc.), ya que los nodos de extremo tienden a tener un minirno de hardware (por ejemplo, transceptor de radio de sensibilidad de reception limitada, y ningun amplificador de bajo ruido (LNA), por ejemplo).

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Otro problema general en las redes inalambricas convencionales se refiere al hecho de que la mayoria de los nodos de extremo estan alimentados con baterias, y operan con un bajo ciclo de trabajo, es dedr, los nodos de extremo estan en modo de espera la mayor parte del tiempo para ahorrar energia. En muchos casos estos nodos de bajo ciclo de trabajo "despiertan" solamente cuando experimentan un evento de sensor (por ejemplo, un sensor de movimiento pide al nodo que despierte). El nodo envia entonces cualquiera y todos los mensajes apropiados y luego vuelve al modo de suspension. Esto conduce a un segundo problema, es decir, los nodos de gestion de nivel superior (nodos de repetidor y puerta de enlace) no pueden enviar mensajes de gestion de red a los nodos de extremo cuando los nodos de extremo estan en modo de espera la mayor parte del tiempo, tal como, por ejemplo, que canal esta activo en ese momento. Debido a que un nodo de extremo esta inactivo la mayor parte del tiempo, esta sordo a los mensajes de gestion de su nodo padre en la red, y como el nodo de extremo se despierta en momentos aleatorios que dependen de eventos fuera del control de la red, el nodo de extremo no se puede seguir facilmente el canal que la red esta utilizando en cualquier punto en el tiempo. Por lo tanto, cuando el nodo de extremo se despierta, el enfoque convencional es que el nodo de extremo realice una exploracion multicanal completa para encontrar el canal de la red en uso antes de enviar ningun mensaje. La exploracion multicanal completa es extremadamente cara desde una perspectiva de potencia. Por ejemplo, si la red esta gastando 0,1 segundos en cada uno de 50 canales en salto pseudo-aleatorios, y si el nodo de extremo explora hacia atras en el orden de los canales, puede tomar 1 o 2 segundos para encontrar el canal activo. De acuerdo con realizaciones del presente documento, los nodos de extremo idealmente se despiertan durante solo unas decimas de segundo, un par de veces por hora o un dia para hacer la celula de tipo boton y las pequenas baterias recargables practicas en los nodos de extremo de la WSN. Por lo tanto, existe el problema de que los nodos de extremo, despues de despertar de largos periodos de sueno, no sean capaces de encontrar rapidamente el canal activo en la red en la que los nodos de extremo se les permiten comunicarse y gastan potencia para encontrar el canal activo. Es decir, hay casos donde los nodos de extremo pasan mas tiempo y potencia buscando el canal activo en las redes de salto de frecuencia que lo que gastan en realidad en enviar y recibir datos orientados a la aplicacion.

Es posible que en el futuro las WSNs puedan un dia contener miles, o tal vez incluso decenas de miles, de nodos de extremo. Los problemas se ven exacerbados por el gran numero de nodos de extremo en una red muy grande, lo que lleva a otro problema. Los protocolos de red convencionales no son muy adecuados para soportar un gran numero de nodos en una forma extensible, tal como en una forma que puede soportar teoricamente un numero casi ilimitado de nodos de extremo.

Los medios estandar de evitar la colision de mensajes en redes de sensores inalambricos es uno de varios enfoques para "escuchar antes de hablar", tales como el algoritmo CSMA-CA del protocolo IEEE 802.15.4. En una implementacion opcional (es decir, la opcion de modo de baliza), el protocolo 802.15.4 permite a las grandes redes que utilizan asignacion de intervalos de tiempo de canal en el cual tramas de baliza se transmiten a intervalos con el espacio de tiempo entre las tramas de baliza que se dividen en un numero de intervalos de tiempo. El estandar 802.15.4 (version 2, 2006, por ejemplo) preve dos tipos de intervalos de tiempo - intervalos de tiempo en CAP o "periodo de acceso de contencion" y periodos de tiempo en CFP o "periodo libre de contencion". Este ultimo no puede ser utilizado por cualquier nodo, a menos que el nodo coordinador de la red otorgue especificamente el acceso al intervalo de tiempo. El primero puede ser utilizado por cualquier nodo siempre que el primer nodo emplee el mecanismo anticolision CSMA-CA. CSMA-CA y los metodos de asignacion de intervalos de tiempo ayudan a gestionar la competencia entre los nodos para un ancho de banda limitado, pero no se escalan bien cuando el tamano de una red aumenta sustancialmente (por ejemplo, por encima de unos pocos cientos de mensajes por minuto). Por ejemplo, a medida que se anaden nodos, el numero de intervalos disponibles se agotara rapidamente. Ademas, una gran presion esta colocada en el nodo principal en una gran red, y los nodos repetidores tienen un papel relativamente limitado de la mera repetition de los mensajes entre un nodo de extremo y el nodo principal. Los nodos repetidores de no logran valores de protocolo dentro de la red inmediata del nodo repetidor (sub-red). Por lo tanto, la red resultante no escala bien.

Alternativamente, si se utilizaran tecnicas de espectro ensanchado de secuencia directa (DSSS) convencionales en lugar de salto de frecuencias de espectro amplio (FHSS), como una manera de permitir que varios nodos puedan compartir la banda y aumentar la seguridad, seguiran existiendo los problemas anteriores. Los conjuntos de chips deben ser lo suficientemente diferentes (difieren en los patrones de chips suficientes) para garantizar que la extraction de bits DSSS no puede implicar informaticamente dos secuencias de chips diferentes. Hay un numero finito (es decir, escasez final) de secuencias de chips DSSS autorizados, al igual que hay un numero finito de canales de frecuencia disponibles en un esquema de FHSS.

Permanece la necesidad de una WSN mejorada que sea escalable para su uso con nodos de extremo de bajo ciclo de trabajo.

El documento WO 2011/056218 A2 divulga un metodo para localizar un nodo dentro de una red de malla inalambrica. De este modo, un primer nodo envia un primer mensaje a un segundo nodo. El segundo nodo envia un segundo mensaje al primer nodo. Un primer tiempo transcurrido se mide desde el inicio de la transmision del primer mensaje hasta el comienzo de la reception del segundo mensaje. Un segundo tiempo transcurrido se mide desde el comienzo de la recepcion del primer mensaje al comienzo de la transmision del segundo mensaje. El segundo nodo envia un tercer mensaje al primer nodo que contiene el segundo tiempo transcurrido. Se calcula la distancia entre el

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primer y el segundo nodo. Un nodo se puede mover dentro de una red de malla inalambrica. La informacion de posicion sobre el nodo y las distancias con sus vecinos se determina y se transmite al gestor de la red, donde se almacena.

Sumario de la invencion

De acuerdo con una realizacion, se proporciona una red de sensores inalambricos y un metodo que implementa un protocolo de salto de canal en serie-paralelo que anade canales de transferencia para proporcionar informacion con respecto al estado de salto de canal, lo que reduce el tiempo de busqueda de canales requeridos para un despertar un nodo de extremo de un largo sueno. El presente protocolo se expande de manera sencilla y uniforme con un numero cada vez mayor de nodos repetidores y, por lo tanto, se puede utilizar con redes que contienen un total de miles, e incluso decenas de miles, de nodos de extremo. Opcionalmente, los metodos se pueden utilizar con colecciones de secuencias de chips DSSS mutuamente ortogonales (como una alternativa a conjuntos de canales de frecuencia). De acuerdo con la invencion, se describe un metodo para proporcionar una red de sensores inalambricos entre un nodo principal y una pluralidad de nodos, los nodos asociados a los sensores. El metodo comprende definir los canales de comunicacion sobre los que el nodo principal se comunica con los nodos basandose en un patron de esquema de salto de canal, y que define al menos un canal de transferencia que se dedica a la realizacion de tramas de transferencia que se transmiten por el nodo principal. El metodo configura los nodos no inscritos que no estan vinculados a la red, para entrar en una sesion de conexion mediante la sintonizacion al canal de transferencia para escuchar el mensaje de transferencia. El mensaje de transferencia indica un canal de comunicacion activo (por ejemplo, indicando el numero de canal del siguiente canal para ser utilizado en la orden de salto de la red). El metodo conmuta los nodos no vinculados al siguiente canal de comunicacion activo que se especifico en el mensaje de transferencia, escucha una trama de baliza, y utiliza la trama de baliza (por ejemplo, normalmente al final del ultimo byte de la trama de baliza) como una referencia de temporizacion para permitir que los nodos no vinculados se vinculen a la red utilizando algunas series de mensajes de peticion y de respuesta intercambiados entre el nodo de fijacion y el coordinador de la red, tales como los mensajes especificados en el estandar IEEE 802.15.4.

De acuerdo con ciertas realizaciones, la trama de baliza incluye, ademas de otros campos, los siguientes campos: a) campo del "numero total de canales de transferencia" que indica como existen muchos canales de transferencia; b) campo de "numero de canal de transferencia" que indica que canales dentro de la red representan los canales de transferencia; y c) los campos de rango de numeros de acceso de prioridad que indican un rango de numeros de acceso de prioridad asociados a los nodos que estan autorizados para comunicarse a traves de la red durante una super-trama (conjunto total de todos los intervalos de tiempo) asociada a la trama de baliza.

El mensaje de transferencia incluye un campo de numero de canal que indica el numero de un canal de comunicaciones proximo para convertirse en activo. En los casos en que multiples nodos principales (por ejemplo, el nodo principal y multiples nodos repetidores) se dividen entre varios canales de transferencia, el mensaje de transferencia tambien puede incluir un campo para la identidad del nodo padre. En tal caso, el nodo padre, inmediatamente antes de un salto de canal, cambiaria su canal de transmision asignado y enviaria un mensaje que proporciona su ID de nodo y el ID del canal de su siguiente salto. Todos los nodos hijos asignados o asociados a ese nodo padre irian, para enviar o recibir un mensaje, al canal de transferencia asignado al padre y esperarian un mensaje de transferencia cuyo ID de nodo coincidiera el ID del padre. Al enterarse que la transferencia de mensajes desde su padre, el nodo hijo salta inmediatamente al canal especificado por el mensaje de transferencia. El mensaje de transferencia tambien puede incluir el ID de la red para permitir un movimiento o, a veces mover el nodo para comunicarse con multiples nodos padre, a su discrecion, con la seguridad de que cada uno de estos nodos padre esta asociado a la misma red a la que el movimiento o a veces el nodo movil se une anteriormente. El mensaje de transferencia tambien puede incluir el ID de red y el ID del nodo padre en el caso de mover los nodos primarios (es decir, los nodos primarios se estan moviendo y los nodos hijos y/o nodos de extremo estan en ubicaciones fisicas fijas de forma permanente o temporal), permitiendo asi que los nodos hijos se comuniquen con la red (nodo principal) de una manera oportunista (es decir, cuando un nodo repetidor movil se encuentra cerca). El metodo incluye el uso de la trama de baliza, en los nodos de extremo no vinculados y en los nodos de extremo vinculados, para llevar a cabo la programacion de baliza libre de colisiones. El metodo comprende ademas la utilizacion de las tramas de baliza en un metodo de detection de portador de multiple acceso - prevention de colisiones (CSMA-CA). El metodo comprende ademas la definition de al menos dos canales de transferencia, el nodo de transferencia que transmite tramas principales alternativamente por encima cada uno de los canales de transferencia, o por un canal de transferencia seleccionado al azar de un grupo de opciones de canal de transferencia en el caso en que se hayan designado dos o mas canales como canales de transferencia. El metodo comprende ademas hacer que cada nodo secundario salte a un siguiente canal de comunicaciones activas designado por su nodo padre en el mensaje de transferencia de ese nodo padre y, a continuation, esperar una trama de baliza en el nuevo canal activo.

El metodo en el que el esquema de salto de canal es bajo la direction del nodo principal. El metodo en el que se define un primer canal de transferencia para su uso entre el nodo principal y otros nodos padre, y un segundo canal de transferencia distinto se define para su uso entre los otros nodos padre (no principales) y sus respectivos nodos hijo. El metodo en el que cada nodo padre se le asigna su propio canal de transferencia, o un canal de transferencia en particular designado para uso como nodo padre, por el nodo principal en el momento en el que el nuevo nodo

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padre (por lo general un repetidor) esta asociado a la red, o en un posterior mensaje de configuracion de nodo repetidor desde el nodo principal. El metodo en el que el mensaje de transferencia indica un canal de comunicaciones activas o conjunto de canales asociados a una siguiente super-trama que se inicia por una trama de baliza. El metodo en el que la definition incluye definir el nodo principal en un primer nivel, los nodos repetidores en un segundo nivel y los nodos de extremo en un tercer nivel, cada nodo de extremo esta asociado a uno de los nodos repetidores en una relation padre-hijo, el metodo ademas comprende proporcionar numeros de acceso prioritario (PA) a los nodos repetidores/precursores en el segundo nivel, y hacer que los nodos de extremo hereden el numero de PA del nodo repetidor asociado, o hereden un numero de PA que es una funcion del numero de PA del nodo repetidor asociado, utilizando los numeros de PA para controlar el acceso a la red.

El metodo en el que el nodo principal y cada uno de los nodos principales adicionales utilizan un unico canal de transferencia, o se dividen entre dos o mas canales de transferencia por el nodo principal como parte del proceso de configuracion y conexion de la red del nodo padre. Cada padre utiliza su respectivo canal de transferencia para enviar un mensaje de transferencia a todos los nodos hijos de monitorizacion para indicar su ID de nodo y el ID del canal de su siguiente salto de canal en el esquema de salto aleatorio o pseudo-aleatorio. El nodo padre posteriormente salta al siguiente canal y, sin necesidad de enviar una trama de baliza, escucha un mensaje desde un nodo padre o hijo durante algun periodo de tiempo antes de cambiar al canal de transferencia de nuevo para indicar el canal siguiente en el orden de salto.

El metodo en el que un nodo de extremo o padre nodo (repetidor) no unido escanea de forma aleatoria a traves de los canales de escucha para tramas de transferencia de cualquier nodo padre, y usa un criterio o criterios predeterminados (por ejemplo, intensidad de la senal recibida por encima de un umbral o maxima intensidad de la senal recibida entre varios valores de resistencia), selecciona un nodo padre a traves del cual se tratara de conectarse a la red, y posteriormente pasa al canal indicado en el mensaje de transferencia del padre seleccionado (alta fuerza de la senal) para enviar un mensaje de solicitud de conexion a la red al nodo padre seleccionado.

El metodo en el que se elige el numero de canales de transferencia y la duration de las tramas de transferencia para asegurar que, en promedio, el uso de la red total de los canales de transferencia es esencialmente el mismo que el uso de la red de los canales de no transferencia (secuencia de salto), para evitar el uso excesivo de los canales de transferencia de la red.

El metodo en el que se utiliza un conjunto de conjuntos/secuencias de chips mutuamente ortogonales de espectro disperso de secuencia directa (DSSS) en una sola frecuencia de onda portadora constante (canal), como una alternativa al salto de canal de frecuencia a canal de frecuencia, de una manera en la que los saltos de frecuencia son reemplazados por cambios del conjunto de chips DSSS (“saltos" del conjunto de chips), y en el que uno o unos pocos de estos conjuntos de chips estan reservados para los mensajes de transferencia, lo que permite variaciones basadas en DSSS de todas las aplicaciones descritas en este documento para el salto de frecuencia basado en la gestion del cambio de canal y el seguimiento de la red por los nodos del ciclo de potencia normal. El metodo en el que los conjuntos de chips DSSS se cambian periodicamente de acuerdo con un esquema de selection de conjunto de chips DSSS (segun algun patron de tiempo, o sin temporizacion o patron discernible) y en el que dicho cambio es anunciado previamente usando una o unas pocas secuencias de chips DSSS "mensaje de transferencia" preseleccionadas para anunciar los proximos conjuntos/secuencias de chips que se utilizaran para los mensajes de datos de la red regular.

De acuerdo con la invention, una red de sensores inalambricos comprende un nodo principal. El nodo principal esta configurado para definir canales de comunicacion sobre los cuales el nodo principal se comunica con los nodos basandose en un esquema de salto de canal aleatorio o pseudo-aleatorio y para definir al menos un canal de transferencia que se dedica a la realization de tramas de transferencia que se emiten mediante el nodo principal. El nodo principal esta configurado para transmitir las tramas de transferencia, cada una de las cuales indica un canal de comunicacion activo, y esta configurada para transmitir una trama de baliza a traves del canal de comunicacion activo y los nodos no inscritos asociados a sensores. Los nodos no inscritos no estan unidos a la red. Los nodos no inscritos estan configurados para entrar en una sesion de conexion mediante la sintonizacion del canal de transferencia para escuchar el mensaje de transferencia. Los nodos no inscritos estan configurados para cambiar al canal de comunicacion activo y escuchar la trama de baliza. El nodo no inscrito esta configurado para utilizar la trama de baliza como referencia de tiempo para permitir que el nodo no inscrito se una a la red.

De acuerdo con realizaciones del presente documento, los nodos de extremo se despiertan durante solo unas decimas de segundo, un par de veces por hora o dia para hacer pequenas baterias de tipo boton y recargables practicas en nodos de extremo WSN.

Opcionalmente, un nodo de extremo se conecta a la red usando un nodo padre/repetidor particular, pero no esta asociado de forma permanente al nodo repetidor, y en el que despues de descansar en un estado de conservation de energia (reposo) durante un periodo de tiempo, el nodo de extremo se despierta y explora una lista de canales de transferencia (canales de frecuencia para el salto de frecuencia y las secuencias de chips DSSS para redes basadas en DSSS), cuyos canales de frecuencia o secuencias de chips que previamente se han aprendido durante el proceso de conexion de red, y en el que el nodo de extremo se comunica con el nodo principal a traves del mejor

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nodo (la mas alta intensidad de la senal) padre/repetidor que puede o puede no ser el mismo nodo por el cual el nodo extremo se ha unido originalmente a la red. Opcionalmente, el nodo de extremo utiliza un metodo de este tipo (es decir, la comunicacion con el nodo principal a traves de los diferentes nodos padre/repetidores) para mantener la comunicacion con el nodo principal mientras se mueve fisicamente a traves de un espacio cubierto por un numero de nodos repetidores (muy separados).

Breve descripcion de los dibujos

La figura 1 ilustra una red de sensores inalambricos de multiples niveles (MT WSN) formada de acuerdo con una realizacion.

La figura 2 ilustra un metodo o protocolo de salto de canal formado de acuerdo con una realizacion.

La figura 3 ilustra un diagrama de bloques de un nodo utilizado de acuerdo con una realizacion.

La figura 4 ilustra el formato de la trama de baliza transmitida desde el nodo principal de acuerdo con una realizacion.

La figura 5 ilustra un proceso de ejemplo para la gestion de la union de los nodos de acuerdo con una realizacion.

La figura 6 ilustra un metodo implementado de acuerdo con una realizacion alternativa para la gestion de las comunicaciones de red.

La figura 7 ilustra un metodo o protocolo de conmutacion de secuencia de chips DSSS formado de acuerdo con una realizacion.

Descripcion detallada

La figura 1 ilustra una red de sensores inalambricos de multiples niveles (MT WSN) 100 formada de acuerdo con una realizacion. La MT WSN 100 incluye un nodo principal 101, tal como un nodo coordinador o nodo de pasarela que define un primer nivel 102. El primer nivel 102 esta vinculado a un segundo nivel 104 que incluye los nodos padre (por ejemplo, repetidores) 103. Algunos o todos los nodos 103 en el segundo nivel 104 estan logicamente, unidos a uno o mas nodos hijo (por ejemplo, de extremo) 105. Los nodos 101, 103 y 105 forman enlaces inalambricos de nodo a nodo. Opcionalmente, los nodos repetidores pueden estar logicamente vinculados entre si. Opcionalmente, el segundo nivel puede incluir uno o mas nodos de extremo con vinculacion al nodo principal 101 y no hay otros enlaces a otros nodos. Toda la coleccion de los nodos hijo 105 define un tercer nivel 106 de la red 100. Opcionalmente, mas de tres niveles se pueden utilizar si se utilizan repetidores en mas de un nivel (es decir, existen enlaces entre niveles de repetidor a repetidor).

En esta descripcion, "logicamente enlazado" se refiere al hecho de que los dos nodos en los extremos respectivos del enlace de nodo a nodo estan escuchando especificamente los mensajes que contienen un numero de identificacion del nodo opuesto en el enlace. Por ejemplo, un nodo padre 103A esta escuchando los mensajes enviados por un nodo hijo 105B, y el nodo hijo 105B esta escuchando mensajes de un nodo padre 103A. La red descrita anteriormente es en general de propagacion a lo largo de una gran area fisica. Por ejemplo, dos nodos (al menos uno de los cuales tiene un amplificador y un amplificador de potencia de bajo ruido) pueden comunicarse entre si a una distancia de varios cientos de pies a una velocidad de datos de 10 o incluso 100 kbps con poca dificultad y, por lo tanto, toda la red puede cubrir un area de 100.000 pies cuadrados (9290 m2) o mas, y varias plantas de un edificio.

La red y los metodos descritos en este documento pueden ser administrados utilizando un espectro de salto de frecuencia amplia (FHSS) y/o un espectro ensanchado de secuencia directa (DSSS). DSSS es una tecnica en la que una senal de datos se multiplica por un codigo de ensanchamiento de ruido pseudo-aleatorio. Por ejemplo, el codigo de ensanchamiento en lenguaje binario de un "1" puede ser de 10 chips de longitud ("0011001101"), y estos 10 chips en este orden constituyen un "conjunto de chips" o "secuencia de chips". El receptor esta configurado para filtrar este chip particular situado entre lo que aparece como ruido blanco transmitido. En DSSS, los conjuntos de chips especificos pueden ser utilizados para la comunicacion de mensajes (tales como mensajes de datos y mensajes de transferencia), y los conjuntos de chips se pueden alternar mediante el nodo principal 101 y/o un nodo padre 103 de acuerdo con un esquema de seleccion de conjunto de chips DSSS.

Tal como se usa en este documento, "canal" y "salto de canal" se utiliza en ambos metodos FHSS y DSSS. Un "canal" en FHSS se define por la frecuencia y el "salto de canal" en FHSS implica frecuencias de conmutacion, mientras que en DSSS, "canal" se refiere a un conjunto/secuencia de chips, y "salto de canal" implica cambiar los conjuntos/secuencias de chips (dentro de una sola frecuencia de onda portadora constante).

Cuando un dispositivo habilitado de nodo/radio inalambrico desea comunicarse a traves de una red inalambrica, primero debe determinar que frecuencia especifica y, potencialmente, que conjunto de chips DSSS (espectro de secuencia directa propagacion), entre las distintas posibles alternativas permitidas, se esta utilizando. Esto es cierto si (1) el nodo nunca ha utilizado la red y no es un miembro de la red y en la actualidad esta tratando de anadirse o "unirse" a la red mediante el paso de credenciales y controles de seguridad, o (2) el nodo se unio previamente la red y es miembro de la red. El proceso de busqueda de la red (es decir, la determinacion del canal de frecuencia utilizado en la actualidad o conjunto de chips DSSS basados en el "canal") para permitir la comunicacion con otros

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nodos de la red, que se denomina aqm como "vinculacion" a la red. Si el nodo lo ha hecho en el pasado, en particular en el caso de que el nodo se haya unido previamente a la red, el nodo puede "volver a vincularse a" la red. Es decir, "vinculandose" o "volviendo a vincularse a" una red significa determinar que canal FHSS o canal DSSS (conjunto de chips) esta actualmente activo. "Conexion" a una red, en el uso comun del termino, significa unirse oficialmente una red que pasa por todos los requisitos de seguridad y regulacion de los miembros necesarios. Tal como se usa en este documento, "vincular a" una red puede referirse en general a un nodo que se une a una red, ya sea "conectarse" a la red por primera vez o "volver a vincularse" o volverse a conectar a la red.

El termino "activo", cuando se refiere a los canales de comunicacion, puede referirse al canal de comunicaciones (ya sea el canal de frecuencia o conjunto de chips DSSS) sobre el cual o por el cual un nodo principal o repetidor esta enviando actualmente una trama de baliza y escucha los mensajes de otro nodo repetidor o nodos de extremo.

Los terminos "nodo principal" y "coordinador de la red" se utilizan como sinonimos. El coordinador de la red es siempre el nodo principal. Otros nodos, tales como nodos repetidores o incluso nodos de proposito especial (que no se mencionan expresamente en esta memoria) pueden enviar tramas de baliza y ser canales de transferencia asignados, pero estos otros nodos no son coordinadores de la red - solo lugartenientes en su propio rincon de la red - y su configuracion y funcion se definen en ultima instancia por el coordinador de la red.

El nodo principal 101 representa una puerta de enlace entre una sub-red, compuesta por el segundo y tercer niveles 104 y 106, y unos anfitriones 107.Los anfitriones 107 representan una red exterior 108 que interactua con diversos componentes, dispositivos y otros elementos asociados a los nodos padre y secundarios 103 y 105 de la red inalambrica de sensores 100 a traves del nodo principal 101 de la puerta de entrada, como se muestra en la figura 1. El nodo principal 101 puede servir como un puente de protocolo entre la red externa y la sub-red (es decir, la red externa puede estar usando un cable Ethernet, Wi-Fi, o algun otro protocolo de red de ancho de banda relativamente alto, con un mecanismo de transporte convencional, tal como TCP, mientras que la sub-red puede estar utilizando un protocolo inalambrico 802.15.4 o similar, tal vez con un mecanismo de transporte como UDP, solo como un ejemplo).

El nodo principal 101 funciona como una puerta de entrada para la sub-red (por ejemplo, en los niveles 2 y 3) que se compone de los nodos repetidores y los nodos de extremo (es decir, la red de sensores inalambricos de varios niveles). Los anfitriones 107 en la red exterior 108 interactuan con los elementos de la red de sensores inalambricos a traves de la pasarela (nodo principal), como se muestra en la figura 1.

La figura 3 ilustra un diagrama de bloques de un nodo 300 utilizado de acuerdo con una realizacion. El nodo 300 comprende una pequena placa de circuito que aloja un transceptor de radio 304 y un microprocesador 302 (ya sea integrado en un chip, o puesto en practica como dos chips separados), una bateria 310, y un circuito de alimentacion 312. Una antena 320 esta acoplada a un circuito analogico 322 correspondiente. Un sistema sensor o de deteccion periferica 316 puede estar incluido opcionalmente que enviar las entradas al microprocesador 302. Los sistemas de deteccion pueden incluir sensores de temperatura, sensores de presion, sensores de movimiento, acelerometros de 3 ejes, sensores quimicos o matrices de sensores quimicos (por ejemplo, "narices electronicas"), sistemas de deteccion de AM-EAS o RF-EAS o etiquetas RFID, o incluso un procesador separado, que define un evento virtual al producirse una coleccion de eventos reales, cada uno de un tipo predefinido, intensidad, o superior a un determinado umbral. Un ejemplo de este ultimo podria ser un procesador DSP conectado a un sistema de vigilancia de video. Estos se licitaran como ejemplos de sistemas de sensores y debe entenderse que esta lista es de ninguna manera exhaustiva. La entrada desde el sensor 316 puede "despertar" el microprocesador 302 para iniciar una sesion de "informe", tal como para transmitir datos de los sensores detectados por el sensor 316 a traves del transceptor de radio 304 en la red 100.

El transceptor 304 puede tener una memoria que almacena multiples conjuntos de chips para su uso en la tecnica DSSS. Los conjuntos de chips se pueden almacenar en la memoria en firmware y/o software. Para saltar a un nuevo canal, el procesador 302 puede estar configurado para mandar al transceptor 304 para cambiar a un canal especifico. El transceptor 304 recupera entonces la informacion sobre el nuevo canal de su memoria, tal como la frecuencia en FHSS o la secuencia especifica de los chips que componen el chip seleccionado situado en DSSS.

Por lo general, los nodos del nivel 1 y del nivel 2 estan a menudo equipados con amplificadores de potencia 306 (de transmision) y amplificadores de bajo ruido 308 (de recepcion) para aumentar el alcance fisico de los enlaces inalambricos. El nodo principal (nodo de nivel 1) tambien contiene una interfaz de red por cable 318 (tal como un puerto Ethernet y chip conductor) o una segunda radio 320 para un enlace inalambrico a otra red (exterior) (por ejemplo, interfaz WiFi). Los nodos principal, repetidor y de extremo 101, 103, 105 pueden tener la totalidad o parte de la estructura del nodo 300.

Las realizaciones implican un protocolo de salto de canal en serie-paralelo (protocolo de salto de frecuencia o protocolo de cambio de secuencia de chip DSSS), o un metodo que utiliza canales de transferencia para proporcionar informacion sobre salto de canal de estado (estado de la frecuencia o estado de la secuencia de chips DSSS), reduciendo de este modo el tiempo de exploracion de busqueda de canal/secuencia de chip requerido para un nodo de extremo para vincularse a la red una vez despertado de un modo de espera. El protocolo de salto de

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canal es capaz de ampliar de forma sencilla y de manera uniforme con un numero cada vez mayor de nodos repetidores, ya que cada nodo repetidor recien anadido puede comandar su propio canal o canales de transmision, y por lo tanto se puede utilizar con redes que contienen un total de miles e incluso decenas de miles de nodos de extremo. La naturaleza "serie-paralelo" de la red se debe al hecho de que, desde una perspectiva temporal, cada repetidor con su conjunto de subordinacion de los nodos hijo representa una "rama", y la comunicacion dentro de las distintas ramas se produce en diferentes canales (diferentes canales de frecuencia o diferentes secuencias de chips) en cualquier momento en el tiempo y, por lo tanto, puede ocurrir simultaneamente (es decir, en paralelo). La expansion de una red tambien puede producirse por un nuevo nodo repetidor que se une a un nodo repetidor existente, creando asi una nueva rama unida a una rama mas antigua. Los mensajes que se desplazan hasta la nueva rama pueden esperar al aire libre antes de ser transmitidos a la rama antigua, y en este caso la red tiene una caracteristica de serie-escalar a medida que se anaden nuevos nodos. Para entender como el metodo podria dar cabida a un numero cada vez mayor de repetidores, se consideran los siguientes ejemplos. Debe tenerse en cuenta antes de describir estos ejemplos, que un canal dado (canal de frecuencia o canal de conjunto de chips) puede ser utilizado como a) un canal de transferencia mediante un nodo padre (nodo principal o nodo repetidor), y b) una comunicacion regular (salto) de canal para todos los demas nodos padre. De acuerdo con realizaciones del presente documento, un CSMA-CA u otro algoritmo de anticolision "escuchar antes de hablar" se puede emplear antes de todas las transmisiones (mensaje de baliza, mensaje de transferencia, y cualquier otro tipo de mensaje).

En un primer ejemplo (un ejemplo de salto de frecuencia), hay diez nodos padre/repetidores y un nodo principal. El nodo principal esta utilizando el canal 49 (el ultimo canal) como su canal de transferencia. Cuando el primero padre/repetidor (Re1) se conecta primero a la red, el nodo principal elige al azar uno de los canales como canal de transferencia asignado a Re1 para todas las comunicaciones Re1 con los futuros nodos hijo de Te1. Del mismo modo, Re2, Re3, ...Re10 se asignan a canales de transferencia de la reserva total de canales disponibles (0, 1, ..., 49) de acuerdo con los criterios propios del nodo principal. Estos criterios pueden ser simplemente "escoger al azar de los canales 0, 1, ..., 49 con igual probabilidad para cada canal", o tambien se puede incluir menor probabilidad o cero para los canales menos deseables (por ejemplo, canales ruidosos o canales a menudo utilizados por competir redes, como se determina mediante pruebas de deteccion de energia separadas en canales individuales llevadas a cabo por el nodo principal). Los criterios tambien pueden garantizar que no hay ningun canal que se utiliza como canal de transferencia para dos nodos antes de que cada canal haya sido utilizado para la transferencia de por lo menos un nodo (por ejemplo, una distribucion uniforme de la asignacion de nodo a traves de los canales).

En un segundo ejemplo de salto de frecuencia hay 49 repetidores. Usando el razonamiento descrito anteriormente, el nodo principal puede asignar al azar los canales, de tal manera que, despues de que cada uno de los repetidores se hayan unido a la red, cada uno de los 50 canales disponibles sirvio como canal de transferencia, ya sea para el nodo principal o para un (y solo un) repetidor.

En un tercer ejemplo de salto de frecuencia (una situacion algo extrema), hay 199 repetidores. En este caso, cada canal puede ser utilizado como canal de transferencia para cuatro repetidores diferentes. Cada repetidor envia un mensaje de transferencia antes de cada salto, por lo que, en promedio, durante el intervalo de tiempo que corresponde a una permanencia de canal (un periodo de tiempo de super-trama), cada canal vera cuatro tramas de transferencia (de cuatro repetidores diferentes) ademas de la mensajeria normal hacia y desde cualquiera de los otros repetidores que utilizan ese canal como uno de la lista de canales de salto de frecuencia. Por supuesto, en una gran red de este tipo, en cualquier momento dado, la mayoria o todos los canales podrian estar en uso mediante el nodo principal y los distintos repetidores. Por ejemplo, el repetidor 27 podria estar hablando con el nodo principal, los repetidores 8, 56, y 184 podria estar enviando tramas de transferencia en sus respectivos canales de transferencia, y la mayoria de los repetidores restantes pueden estar escuchando en cualquiera de los 50 canales (el que tenga el salto mas reciente) para los mensajes de otro nodo. El escalado "serie-paralelo" de la red se refiere al hecho de que la red esta utilizando realmente todos los canales disponibles en el mismo momento, con un volumen aproximadamente igual de trafico, cuando la red crece en tamano - tanto en anchura (numero de repetidores en un nivel determinado de la red) y en profundidad (capas de repetidores o niveles de la red).

Otros ejemplos pueden usar un unico canal de frecuencia y un gran conjunto de conjuntos de chips DSSS para realizar la misma escala de la red en serie-paralelo utilizando la tecnica DSSS. Tambien hay que senalar que esta escala de red en serie-paralelo puede realizarse en dimensiones adicionales si el salto de frecuencia y el desplazamiento de secuencia de chips DSSS se implementan juntos. Por ejemplo, uno puede tener una gran red en serie-paralelo con muchos repetidores en la red, todos con salto de frecuencia y una unica secuencia de chips constante. Mientras tanto, otra red igualmente grande puede estar usando el mismo esquema de salto de frecuencia (identico en todos los aspectos al primero), pero para los que la secuencia de chips DSSS de esta segunda red diferia suficientemente de la primera para garantizar que ningun mensaje se mezcle entre las redes.

La figura 2 ilustra un metodo de salto de canal o protocolo formado de acuerdo con una realization. El metodo o protocolo ilustrado en la figura 2 se puede utilizar en tecnicas FHSS y/o DSSS. Por ejemplo, si se utiliza un protocolo de salto de frecuencia, DSSS puede implementarse tambien para proporcionar mayor seguridad y operatividad entre la red. Inicialmente, una red se crea de acuerdo con un patron predeterminado, como por ejemplo en la forma prescrita en los estandares IEEE 802.11, 802.15.2, 802.15.3, 802.15.4 y similares. Para crear una red, en 202, el nodo principal 101 puede buscar redes existentes sobre un conjunto de canales que el nodo principal 101 desea

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utilizar. Los canales pueden ser canales de frecuencia de acuerdo con un protocolo de salto de frecuencia o de conjuntos de chips de acuerdo con un protocolo de conmutacion del conjunto de chips DSSS. En 202, despues de determinar que una nueva red puede crearse, el nodo principal 101 selecciona un numero de identificacion de red. El nodo principal 101 define un grupo de canales de comunicacion y define uno o mas "canales de transferencia". El nodo principal 101 soporta/define uno o mas "canales de transferencia" que representan canal(es) que se utiliza(n) solo para comunicar parametros de salto y de seguridad a los nodos padre e hijo 103 y 105 y nodos 107 fuera de la red. No hay otros mensajes de gestion de red o paquetes de datos que se transmiten en los canales de transferencia mediante el nodo 101, de modo que los canales de transferencia se designan especificamente unicamente para la transferencia de informacion en lo que se refiere al nodo 101.

Por ejemplo, en una tecnica FHSS, la red 100 puede utilizar 50 canales en un esquema de salto de frecuencia (por ejemplo, canales 0 a 49), desde los que un subconjunto de canales de frecuencia, por ejemplo, dos canales (por ejemplo, canales 48 y 49), se estan usado como canales de transferencia. En otro ejemplo, la red 100 puede utilizar 50 canales en un esquema de conmutacion del conjunto de chips DSSS, donde los 50 canales se definen por 50 conjuntos de chips diferentes. Cada conjunto de chips puede incluir, en un contexto binario, dos secuencias unicas de 10 chips, una secuencia que codifica para "1" y el otro para "0". Durante el funcionamiento, la red 100 puede cambiar entre los 50 canales/conjuntos de chips, y un subconjunto de conjuntos de chips se utilizan como canales de transferencia. En 204, el nodo principal 101 determina los parametros de funcionamiento.

En 206, el nodo principal conmuta/salta a un canal de transferencia seleccionado (canal de frecuencia o conjunto de chips) y transmite una trama de transferencia que da un ID de canal de un canal de comunicaciones siguiente en la secuencia de saltos de canal. En un protocolo FHSS, el siguiente canal de comunicaciones puede ser el siguiente canal de frecuencia sobre el que se comunicara el nodo principal. En un protocolo DSSS, el siguiente canal de comunicacion puede ser el siguiente conjunto de chips DSSS que se utiliza para comunicar mensajes, y el siguiente canal de comunicaciones puede ser mutuamente ortogonal al canal de comunicaciones activas mientras se usa el mismo canal de frecuencia. Opcionalmente, el nodo principal puede incluir, en la trama de transferencia, el ID del nodo principal y el ID de la red.

En 208, el nodo principal se conmuta/salta al siguiente canal de comunicaciones especificado en la trama de transferencia 206. En 210, el nodo principal determina si se esta utilizando balizamiento. Si no fluye, se mueve a 214. Si es asi, el flujo se mueve a 212. En 212, el nodo principal crea y envia una trama de baliza mediante el canal de comunicaciones "siguiente" (que ahora es el canal de comunicacion activo actual) designado en la trama de transferencia 206.

En 214, el nodo principal escucha y procesa los mensajes recibidos por el canal activo de comunicaciones actual. En 216, el nodo principal determina si ha transcurrido un tiempo maximo de permanencia de canal. Si no es asi, el flujo vuelve a 214, donde el nodo principal sigue escuchando. Si ha transcurrido el tiempo maximo de permanencia, el flujo se mueve de 216 a 206, y el proceso se repite.

En 206 a 216, el nodo principal comienza saltando a traves de una lista aleatoria o pseudo-aleatoria de canales, usando el canal de transferencia para informar a los nodos de escucha con respecto a la identidad del siguiente canal de comunicaciones. El comportamiento del nodo principal y sus nodos hijo con respecto a como se utilizan los intervalos de tiempo (cuyos intervalos de tiempo se utilizan en total, y si estan disponibles para la contention o el uso sin contencion, su duration, numero, etc.) se pueden prescribir mediante los diversos campos de la trama de baliza, tal como se define en protocolos estandar, tales como IEEE 802.15.4. Como se muestra en la figura 2, el nodo principal no escucha los mensajes que se le envian al sintonizar un canal de transferencia. Los canales de transferencia son de comunicacion unidireccional (desde el nodo principal para cualquier nodo de escucha) para informar a los nodos de escucha acerca de que lado utilizara el canal (canal de frecuencia o conjunto de chips DSSS) para la comunicacion de dos vias. El procesamiento de los mensajes recibidos que se menciona en la etapa 214 de la figura 2 puede incluir cualquier numero de mensajes de petition y de respuesta transmitidos entre el nodo principal y el nodo padre o hijo relevante, y la transformation de ese mensaje aun puede iniciar mensajes con otros nodos (tercera parte) y los huespedes de la red externa.

Cabe senalar que las realizaciones en el presente documento ofrecen una gran utilidad mediante el uso de canales de transferencia como una solution al problema de sincronizacion que existe generalmente entre los nodos padre e hijo. Por ejemplo, sin el uso de canales de transferencia, un nodo secundario generalmente se programa para saltar/conmutar de canal a canal (si el canal de frecuencia o conjunto de chips DSSS) en un orden predeterminado (pseudo-aleatorio) de acuerdo con una programacion de tiempo. Los nodos principales y secundarios seran capaces de comunicarse entre si en caso de mantener la sincronizacion de temporizacion con respecto a estos saltos de canal. Esto en muchas implementaciones ha inspirado el uso de enfoques de temporizacion PLL compleja (fase de bloqueo de bucle) que no son practicos si el nodo hijo debe dormir durante largos periodos de tiempo para reducir la potencia. Cuando se utilizan uno o multiples canales de transferencia, el nodo hijo solo necesita escuchar en un canal de transferencia durante un breve periodo de tiempo (generalmente no mas largo que el periodo de tiempo de uno o unos pocos pozos de canal o "intervalos de frecuencia de salto" en un protocolo FHSS). No se requiere una sincronizacion de tiempo entre los nodos principales y secundarios. De hecho, el nodo padre puede de vez en cuando usar el tiempo extra trabajando en un canal (es decir, llegar tarde en el salto/conmutacion al siguiente canal)

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sin grave impacto en las comunicaciones entre los nodos principales y secundarios. Es decir, el nino simplemente continua esperar y escuchar en el canal de transferencia hasta que la information llega con respecto al siguiente canal de comunicacion, sin importar el tiempo que se tarda en obtener esa informacion. Por supuesto, en tal situation, puede ser deseable tener un temporizador de tiempo de espera que asegure que el nodo hijo no espero minutos o horas en un canal de mala transferencia (por ejemplo, en el caso de un canal de transferencia de ruido, o si el nodo padre fallo, etc.) y, por lo tanto, evitar la descarga de la bateria.

En cuanto al comportamiento del nodo principal en relation con la figura 2, la red puede utilizar super-tramas que comienzan con cada trama de baliza (etapas 210 y 212 de la figura). Un coordinador de la red dedicada (por ejemplo, el nodo principal 101) coordina la transmision dentro de super-tramas mediante la transmision de las tramas de baliza a intervalos predeterminados (por ejemplo, intervalos tan cortos como de 15 ms o tan largos como de 145 s) (etapa 216). Las super-tramas son intervalos de tiempo. El tiempo entre dos balizas se divide en intervalos de tiempo iguales independientemente de la duration de la super-trama. Los intervalos de tiempo se dividen en un periodo de acceso de contention (CAP) y un periodo libre de contention (CFP). Los intervalos de tiempo garantizados (GTS) son periodos libres de contencion concatenados. En el caso en que no se utiliza ningun balizamiento, por lo general, todo el periodo de tiempo entre tramas de baliza comprende un unico gran intervalo de tiempo de contencion (etapas 214 y 216) en el que cualquier nodo puede competir por privilegios de mensajeria utilizando el CSMA-CA o algoritmo de anticolision prescrito de protocolos similares. Cuando DSSS se implementa en redes reales, una unica secuencia de chip puede seleccionarse y usarse durante un periodo de tiempo que es relativamente largo (minutos o incluso horas) con una sola frecuencia portadora. Esta frecuencia se puede cambiar de vez en cuando (por ejemplo, cuando se convierte en un canal ruidoso). La secuencia de chips a menudo se deja sin cambios durante largos periodos de tiempo. En tales casos, un conjunto unico o pequeno (conocido) de canales de frecuencia y secuencias del elemento puede utilizarse para la mensajeria de transferencia, y los mensajes de transferencia pueden indicar que salto de frecuencia y esquema de cambio de secuencia de chips esta actualmente en uso, o esta a punto de ser utilizado.

La figura 4 ilustra el formato de cada trama de baliza 402 transmitida desde el nodo principal 101, para una realization. En esta realization, todas las tramas de baliza se originan desde un nodo - el nodo principal (nodo coordinador de la red). La trama de baliza 402 contiene los siguientes campos. Un campo del numero de bytes (No) 406 indica el numero de bytes en el mensaje (por ejemplo, sin contar este primer byte). Un campo de tipo de trama (T) 407 indica un numero o codigo que indica que el presente mensaje es un mensaje de trama de baliza. Un campo de identificador de red 408 que incluye un identificador unico para distinguir la presente red de otras redes utilizando el mismo protocolo inalambrico. Un campo de numero de secuencia de baliza (BSN) 409 que incluye un recuento que se incrementa en uno con cada trama de baliza sucesiva. Un campo de codigo de aceptacion de un nuevo miembro (AC) 410 que incluye un codigo que indica el tipo(s) de nodos que puede(n) conectarse a la red, y en que circunstancias.

La trama de baliza 402 incluye, ademas, un campo de "numero total de canales de transferencia" (TC) 411, un campo de "numero de canal de transferencia" (#) 412 para cada canal de transferencia, un campo de prioridad de rango de numeros de acceso - numero de inicio (inicio de acceso prioritario o PAS) 413, y un campo de rango de numeros de acceso prioritario - numero de extremo (extremo de acceso prioritario o PAE) 414. El campo TC 411 indica el numero de canales de transferencia. El campo TC 411 indica el numero de conjuntos de chips DSSS/secuencias utilizadas para los mensajes de transferencia (en un protocolo DSSS) y/o el numero de canales de frecuencia utilizados para la transferencia de mensajes (en un protocolo FHSS). El campo de numero de canal 412 indica que canales dentro de la red representan los canales de transferencia. Por ejemplo, en un esquema de salto de frecuencia, si hay tres canales de frecuencia utilizados para la transferencia de mensajes, el campo 412 incluiria los tres numeros de identification de los tres canales de transferencia. Si, en un esquema de DSSS, habia tres conjuntos de chips DSSS de canal de transferencia, el campo 412 incluiria los tres numeros que identifican esas tres secuencias de elemento de DSSS. Un numero de acceso prioritario presenta un numero unico que se asigna por el nodo principal 101 a cada nodo repetidor 103. El campo PAS 413 y el campo PAE 414 representan un rango de numeros de acceso de prioridad que estan autorizados a utilizar el canal de comunicacion activo asociado a la presente trama de baliza. Por ejemplo, cuando una trama baliza incluye valores PAS y PAE de 10 y 20, respectivamente, esto indica que los nodos repetidores o de extremo asignados a los numeros de acceso de prioridad entre 10 y 20 estan autorizados para transmitir mensajes en los intervalos de tiempo de la super-trama siguiente a la trama de baliza. Los nodos repetidores o de extremo con los numeros de acceso de prioridad por debajo de 10 o por encima de 20 no estarian autorizados para transmitir mensajes a partir de la trama de baliza actual. Esto proporciona al nodo principal un metodo de comunicacion con una gran red de una sola pieza a la vez, lo que mejora la manejabilidad de la red y reduce la latencia de los segmentos de red de alta prioridad en grandes redes.

En otras realizaciones, las tramas de baliza pueden proceder de repetidores (cuyo escenario no debe ser confundido con el escenario en el que el repetidor simplemente retransmite o "repite" la baliza oida desde el nodo principal). El caso simple donde repetidores simplemente vuelven a enviar la trama de baliza desde el nodo principal puede servir para extender la red fisicamente a las regiones en las que los nodos de extremo no pueden oir los mensajes fisicos del nodo principal. Sin embargo, en el caso algo mas complejo de que un repetidor pueda crear sus propias balizas, el alcance y la escala de la red pueden extenderse no solo fisicamente, sino de otras maneras. Por ejemplo, si en un

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area fisica particular servida por un nodo repetidor particular hay un gran numero de nodos de extremo que se convierten en inusualmente activos durante un corto periodo de tiempo, el repetidor puede moderar el trafico de mensajes en esa region de la red mediante el cambio de valores PAS y PAE - es decir, reduciendo el rango de numeros de acceso de prioridad que pueden participar en cualquiera o todas las super-tramas que se rigen por sus propias tramas de baliza. Esto amplia la potencia de la red, dando una cierta cantidad de autonomia para los repetidores en su region de la red. En esta y en otras realizaciones que incluyen las tramas de baliza procedentes de los nodos repetidores o cualquier otro nodo separado desde el nodo principal, la trama de baliza puede incluir un campo RID (ID de repetidor) (no mostrado en la figura 4), que identifica el originador de la trama de baliza y permite que los nodos de extremo distingan las tramas de baliza procedentes de su propio repetidor y las balizas de repetidores adyacentes.

En cualquier momento, un nodo de extremo tendra generalmente un nodo repetidor particular que se puede oir bien (es decir, la intensidad de senal recibida de los mensajes de ese repetidor es mayor que la de otros repetidores). En ese momento, el nodo de extremo puede ser visto para conectarse a la red "a traves de ese repetidor" con la senal fuerte. Las reglas de operacion de la red, que se rigen por el firmware en los nodos de forma individual y colectiva, se pueden configurar de tal manera que el nodo de extremo puede responder solo a traves de un repetidor a la vez, o bien a traves de cualquier repetidor para que el que recibe la intensidad de la senal este por encima de un cierto valor umbral (es decir, el nodo de extremo tiene multiples puntos de union).

En una realizacion, un nodo hijo o de extremo puede enviar un mensaje a cualquier nodo padre o repetidor (o al nodo principal de la red a traves de cualquier repetidor) cuando todos los siguientes criterios se cumplen: (1) se recibe un mensaje de baliza desde el repetidor; (2) la intensidad de la senal del mensaje de baliza esta por encima de un valor umbral; (3) el numero de acceso de prioridad del nodo de extremo esta en el intervalo (PAS a PAE) especificado por la trama de baliza; y (4) el mensaje se envia en el canal (canal de frecuencia y/o secuencia de chips DSSS) especificado por el repetidor a traves de su canal o canales de transferencia en particular, utilizando los metodos generales descritos anteriormente. Varias opciones de implementacion deben tenerse en cuenta aqui. En primer lugar, es posible que el nodo de extremo mantenga un numero de acceso de prioridad separado y distinto para cada uno de varios repetidores que actualmente o recientemente se han conectado a la red. En segundo lugar, en los casos en que un nodo tiene capacidad para muy largos periodos de tiempo (quizas dias) y en los que el numero total de nodos de la red es muy grande (de decenas o cientos de miles), las realizaciones en este documento pueden implementar un algoritmo en el que un nodo selecciona al azar su propio numero de prioridad de acceso en un intervalo amplio o estrecho (que es tal vez una funcion del tipo de nodo de extremo), en lugar de ser asignado un numero de acceso prioritario al incorporarse a la red o volver a vincularse a la red despues de un largo sueno.

En la realizacion mas sencilla en la que todas las tramas de baliza se originan en el nodo principal, el nodo principal 101 soporta/define uno o mas "canales de transferencia" que representan canal(es) que se utiliza(n) solo para comunicar saltos de frecuencia/conjuntos de chips DSSS y parametros de conmutacion y de seguridad al repetidor y los nodos de extremo 103 y 105 y los nodos fuera de la red 107. No hay otros mensajes de gestion de red o paquetes de datos que se transmiten a traves de los canales de transferencia, ya que los canales de transferencia se designan especificamente unicamente para informacion de transferencia. Por ejemplo, la red 100 puede utilizar 50 canales en un esquema de salto de frecuencia (por ejemplo, los canales 0 a 49), de los que un subconjunto de canales, tales como dos canales (por ejemplo, canales 48 y 49), se utilizan como canales de transferencia.

En implementaciones mas complejas en las que los repetidores individuales pueden establecer su propio canal o canales de transmision, los canales de transferencia seran en general diferentes del canal(es) de transferencia del nodo principal. Cada nodo (por ejemplo, el principal, y/o repetidor) capaz de crear tramas de baliza pueden utilizar sus propios canales de transferencia preanunciar el proximo canal de comunicacion para cada baliza y el intervalo de mensajeria de la super-trama posterior. Ademas, cada uno de estos respectivos nodos de baliza de origen podra utilizar su propio canal o canales de transmision solo para tramas de transferencia (aunque otros nodos de baliza de origen pueden utilizar periodicamente el mismo canal (si el canal de frecuencia o secuencia de chips DSSS) para el trafico de mensajes de super-trama normal). Este esquema es eficaz, en parte, porque los nodos pueden cada uno observar reglas de escuchar antes de hablar (CSMA-CA) del proceso antes de cada mensaje de trama de baliza, mensaje de trama de transferencia, o un mensaje regular (es decir, un mensaje enviado a un nodo particular).

En ciertas realizaciones, un nodo de extremo, que desea conectarse a/vincularse a la red y enviar un mensaje (por ejemplo, para el nodo principal, o algun huesped de red externa a traves del nodo principal), puede hacerlo explorando primero las tramas de transferencia en particular, los canales de frecuencia y/o el uso de determinadas secuencias de chips DSSS. Como se menciono anteriormente, en ciertas realizaciones, puede ser deseable que los implementadores de la red creen convenciones particulares con respecto a los canales que se utilizan para canales de transferencia. En las redes simples donde todas las tramas de baliza se originan desde el nodo principal, uno o dos canales en el inicio o al final del canal de frecuencia o lista de la secuencia de chips DSSS se pueden usar como los canales o secuencias de transferencia designados.

Sin embargo, en las implementaciones mas complejas en las que muchos (o incluso todos) canales en la lista estan siendo utilizados por al menos algunos de los originadores de baliza para fines de transferencia, y en el caso general

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en el que el nodo de extremo esta o puede estar fisicamente en movimiento y, por lo tanto, no todo el tiempo asociado al mismo repetidor, al despertar de su sueno, el nodo de extremo puede tener que escanear a traves de algunos o todos los canales (canales de frecuencia y/o secuencias de chips DSSS), en busca de tramas de transferencia con una buena/fuerte intensidad de senal. Cuando el nodo de extremo encuentra la mejor (o al menos una buena) senal durante la exploracion, se puede observar el ID de nodo del originador de la trama de transferencia. En ese momento, gracias a un convenio particular de asignacion de canal de transferencia, el nodo de extremo puede tambien conocer, sin ser dicho, que otros canales estan siendo utilizados por dicho originador de baliza particular como canales de transferencia. Alternativamente, el nodo de extremo puede usar un canal de transferencia con el proceso definido previamente para enviar un mensaje al originador de baliza solicitando la especificacion de los otros canales de transferencia utilizados por el emisor. Alternativamente, el nodo de extremo puede determinar simplemente usar el canal de transferencia y olvidar cualquier otro canal de transferencia que podria estar en uso por el originador. Esta ultima convencion puede dar lugar a periodos de espera mas largos cuando el nodo de extremo se asienta en el canal de transferencia conocido de espera para que la trama de transferencia llegue mientras el originador de baliza se mueve a traves de su lista de canales de transferencia, de uno en uno, enviando mensajes de transferencia.

Opcionalmente, la trama de baliza puede aumentarse con un campo adicional que indica el siguiente canal de transferencia a utilizar por el remitente de esa baliza (no mostrado en la figura 4). Esto no solo permitiria a un nodo de extremo de exploracion encontrar todos los canales de transferencia para un originador de baliza dado despues de haber encontrado un solo canal de transferencia, sino que tambien permitiria a un nodo de extremo encontrar una senal fuerte del repetidor mas rapidamente de lo que podria de otro modo. Esto es porque bajo el esquema original que se ha descrito anteriormente, el nodo de extremo seria explorar solo los canales de transferencia (tales como canales de transferencia de frecuencia y/o canales de transferencia de secuencia de chips DSSS). En este caso opcional, el nodo de extremo puede explorar, ya sea para una trama de transferencia dentro de multiples canales de transferencia o una trama de baliza. Una vez que el nodo de extremo encuentra una trama de transferencia en uno de los canales de transferencia o una trama de baliza, se puede realizar un seguimiento de la frecuencia o chip salto de frecuencia de chips DSSS del nodo originador. Las tramas de transferencia indican el canal de la siguiente trama de baliza, y cada trama de baliza indica el canal de la siguiente trama de transferencia.

Durante el funcionamiento de la red, en 206-216 en la figura 2, los nodos 101, 103, 105 se comunican a traves de un canal de frecuencia y/o usando un conjunto/secuencia de chips DSSS durante un corto periodo de tiempo, se conoce como "tiempo de permanencia del canal". Por ejemplo, el tiempo de canal de permanencia puede ser de hasta 0,2 segundos o un poco mas, y por lo tanto puede llevar aproximadamente 9,8 segundos para que la red 100 pase la comunicacion a traves de un conjunto de 48 canales de comunicacion (0 a 47), que corresponde a la frecuencia canales y/o canales del conjunto de chips DSSS. Despues de que haya transcurrido el tiempo de canal de permanencia, las comunicaciones se mueven (tambien conocido como salto o conmutacion) a otro canal (es decir, el proximo canal de comunicaciones). Justo antes de cada salto de canal, el nodo principal (puerta de enlace) 101 envia un mensaje corto, en 208, llamado un "mensaje de transferencia", en uno de los canales de transferencia (por ejemplo, canal 48 si el ultimo mensaje de transferencia salio en el canal 49, y viceversa), que identifica el canal designado como el proximo canal de comunicaciones. Por lo tanto, los nodos 103, 105 que se vinculan a la red localizan el canal de transferencia (por ejemplo, el canal 48) para recibir el mensaje de transferencia, por lo que los nodos 103, 105 pueden saltar al siguiente canal de comunicaciones designado para mantener la comunicacion sobre la red.

La figura 4 ilustra un formato para una trama de transferencia 404 transmitida por el nodo principal 101, de acuerdo con una realization. La trama de transferencia 404 contiene information del mensaje de transferencia, por lo que los terminos "trama de transferencia" y "mensaje de transferencia" se usan indistintamente en el presente documento. El mensaje de transferencia 404 incluye un numero de campo de bytes (No) 420 para indicar el numero de bytes en el mensaje de transferencia 404 (sin contar este primer byte). Un campo de tipo de trama (T) 421 incluye un numero o codigo que indica que el presente mensaje es un mensaje de la trama de transferencia. Un campo de numero de identification de la red (ID) 422 incluye el identificador de red para distinguir el mensaje de los mensajes destinados a otras redes que utilizan el mismo protocolo inalambrico. Un campo de numero de canal de comunicaciones (CCN) 423 indica el numero del siguiente canal de comunicaciones que se activa y que nodos deben moverse/saltar para permanecer vinculados a la red.

Un campo de transferencia/codigo de seguridad (SC) 424 incluye un numero entre 0 y 255, que indica que se esta utilizando el canal de frecuencia o secuencia de saltos del conjunto de chips DSSS, cuyas claves de seguridad se estan utilizando en el momento, y asi sucesivamente. Opcionalmente, la trama de transferencia 404 puede tambien, en ciertas realizaciones, incluir un campo que identifica el ID de nodo del originador de la trama de transferencia. Este campo no se muestra en la figura 4.

Volviendo a la figura 1, y suponiendo para el presente ejemplo la realizacion sencilla en la que todas las tramas de baliza se originan desde el nodo principal, cuando un repetidor o nodo de extremo 103, 105 se despierta y desea unirse a o volver a vincularse a la red 100, el nodo no vinculado 103, 105 elige al azar un canal de transferencia, cambia al canal de transferencia elegido, y comienza a escuchar el siguiente mensaje de transferencia 404, que sera enviado desde el nodo principal 101. Dado que el nodo principal 101 transmite mensajes de transferencia

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alternativamente sobre cada uno de los canales de transferencia, el nodo no vinculado 103, 105 escucha uno de los dos siguientes mensajes de transferencia (suponiendo que hay dos canales de transferencia designados). Por ejemplo, para un nodo no vinculado 103, 105 escucha un canal de transferencia durante el tiempo (T) de salto de canal (CH), los nodos no vinculados 103, 105 oiran un mensaje de transferencia en el momento CH T + 1. El mensaje de transferencia 404 informa al repetidor vinculado y no vinculado y a los nodos de extremo 103, 105, del siguiente canal de comunicaciones que la red 100 saltara (conmutara) durante el proximo intervalo de tiempo de salto de canal, para continuar con el envio y con la recepcion de mensajes (que se vinculan) a traves de la red 100.

Volviendo a la figura 2, en 206, despues de que el nuevo (recientemente despertado) repetidor no vinculado o nodo de extremo 103, 105 recibe y procesa el mensaje de transferencia 404, el repetidor o nodo de extremo 103, 105 salta al proximo canal de comunicaciones activas especificado y espera una trama de baliza 402 para ser transmitida por el nodo principal 101 a traves del canal de comunicaciones recien designado. En 212, el nodo principal comienza a enviar una trama de baliza 402 sobre el canal de comunicacion designado (como se indica en el mensaje de transferencia 404) a un intervalo predeterminado. Despues de que cada trama de baliza 402 se transmite, junto a 214, el repetidor no vinculado o el nodo de extremo 103, 105 pueden vincularse a la red mediante la recepcion y la transmision de datos y mensajes en intervalos de tiempo disponibles entre las tramas de baliza 402.

Toda la comunicacion entre el originador de baliza y los nodos de baliza de usuario se produce en la etapa 214, mientras se comprueba/espera el final de ese periodo de tiempo de intercambio de mensajes (etapa 216). Debe observarse que el enfoque del mensaje de transferencia proporciona una cantidad variable de tiempo para enviar mensajes. Si el nodo originador necesita un poco de tiempo extra para terminar con la mensajeria para un nodo de extremo dado, puede tomar tiempo y que apenas sea un poco tarde con la siguiente trama de transferencia en el siguiente canal de transferencia. El sistema no se va a "romper" si esto ocurre y toma mas tiempo, porque los nodos de espera solo tienen que esperar un poco mas.

Como un ejemplo, la red puede utilizar un esquema de control de acceso al medio similar al utilizado en redes 802.15.4 con super-tramas que comienzan con cada trama de baliza. Un coordinador de red dedicada (nodo principal 101) gestiona la transmision dentro de las super-tramas mediante la transmision de las tramas de baliza a intervalos predeterminados (por ejemplo, intervalos tan cortos como de 15 ms o tan largos como de 245 s). Las super-tramas pueden ser intervalos de tiempo, y un nodo pueden utilizar CSMA-CA antes de transmitir en cualquier momento a menos que el nodo este actualmente dentro de un intervalo de tiempo garantizado que posee en exclusiva. El tiempo entre dos balizas se divide en intervalos de tiempo iguales independientemente de la duracion de la super-trama. Los intervalos de tiempo se dividen en un periodo de acceso de contencion (CAP) y un periodo libre de contencion (CFP). Los intervalos de tiempo garantizados (GTS) son intervalos concatenados libres de contencion de propiedad exclusiva de un nodo en particular. En el ejemplo anterior, el mensaje de transferencia transmitido en 206 identifica el canal de comunicaciones asociado a la siguiente super-trama. El nodo de extremo no vinculado conmuta y escucha el canal de comunicaciones identificado en el mensaje de transferencia y transmite mensajes a traves de los intervalos de tiempo apropiados en la super-trama siguiente a la trama de baliza.

En una realizacion, se utilizan dos canales de transferencia. Dos canales de transferencia pueden ser deseables en un esquema de FHSS dado que las reglas FCC Parte 15-29A establecen que cuando se realiza un salto de frecuencia, la red no debe favorecer a un canal mas que a otro. Como el nodo principal 101 utiliza uno de los canales de transferencia entre cada canal de salto, el nodo principal 101 utiliza cada uno de los canales de transferencia durante un periodo relativamente corto de tiempo, con lo que el tiempo total de permanencia de todos los 50 canales en promedio tiene aproximadamente el mismo valor. En realizaciones mas generales y complejas en las que multiples nodos pueden originar tramas de baliza y cada uno de tales nodos originadores es asignado o asumido, basandose en algun algoritmo adecuado, un conjunto de canales para ser utilizado como sus canales de transferencia, hay que senalar que el numero de canales utilizados para la transferencia para cada nodo originador puede elegirse de tal manera que se cumplen los requisitos reglamentarios.

En ciertas configuraciones de red, un canal de transferencia no puede permitirse suficiente tiempo de permanencia en un esquema de salto de frecuencia. Por ejemplo, durante un periodo de 9,8 segundos, los primeros 49 canales se utilizarian cada uno durante 0,2 segundos. Durante ese periodo de 9,8 segundos, cuando existe un unico canal de transferencia, el canal de transferencia seria utilizado 49 veces, y por lo tanto el tiempo de permanencia de canal para el mensaje de transferencia no puede ser mas de 0,2/49 = 0,004 segundos o solo 4 milisegundos. A una velocidad de datos de 9,6 kbps (es decir, 9600 bits por segundo), el nodo principal 101 puede enviar un poco menos de 5 bytes durante el limite del canal de permanencia de 4 milisegundos, por lo que, si se utiliza un solo canal de transferencia, el canal de transferencia no tendria tiempo suficiente para permitir la transferencia de la totalidad del mensaje de transferencia (6 bytes de longitud). Sin embargo, cuando la red utiliza dos canales de transferencia en lugar de uno, la red usara cada uno de los dos canales de transferencia, en promedio, 24,5 veces en los 9,8 segundos, por lo que el tiempo de permanencia permitido en el canal de transferencia es de 0,2/24,8 = 8 milisegundos, que es tiempo suficiente para enviar 6 bytes a 1,2 bytes por milisegundo.

Sin embargo, si no existen las limitaciones anteriores, entonces, un solo canal de transferencia puede ser utilizado, u opcionalmente mas de dos canales de transferencia pueden ser utilizados. Ademas, este esquema de salto de frecuencia puede ser sustituido o aumentado por un esquema de conmutacion de secuencia de chips DSSS, como

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se describe anteriormente, en el que ciertas secuencias de chips DSSS estan dedicadas a la transferencia de tramas.

Debe tenerse en cuenta que los calculos anteriores para el cumplimiento normativo en situaciones de salto de frecuencia pueden cambiar si el numero de canales de comunicaciones cambia. Por ejemplo, 25 canales de comunicaciones se pueden utilizar en lugar de saltos de frecuencia de 50 canales (que es de hecho el caso, en determinadas circunstancias para FCC Parte 15-29A). Cuando se utilizan 25 canales de comunicacion, entonces, un unico canal de transferencia puede ser suficiente.

En el ejemplo anterior, los canales de transferencia se pueden establecer en el momento en que se crea la red (en 202). Sin embargo, los canales de transferencia pueden experimentar demasiado ruido a veces. Por ejemplo, no es seguro que los dos ultimos canales en un conjunto de canales siempre estaran libres de ruido ambiental excesivo (EM). En lugar de ello, el nodo principal 101 puede determinar si ciertos canales estan experimentando ruido indebido, tal como mediante la supervision de la calidad de la senal. Cuando un canal de transferencia experimenta ruido indebido, el nodo principal 101 identifica el ruido y determina que el canal de transferencia debe cambiarse, para hacer que protocolo mas robusto y mas generalmente aplicable. Por lo tanto, la trama de baliza 402 enviada por el nodo principal 101 al comienzo de cada canal salto incluira informacion sobre el numero de comunicaciones/canales de transferencia se utilizan y que canales estan siendo utilizadas para la(s) transferencia(s) de canales. Tambien hay que senalar que en los casos en que no todas las tramas de baliza se originan desde el nodo principal, el nodo principal puede dar permiso al nuevo nodo originador antes de que el nodo originador pueda comenzar a enviar tramas de baliza. Ademas, los nodos originarios pueden recibir del nodo principal, como parte de un nodo de puesta en marcha originador o de puesta en marcha adicional y en curso del proceso de gestion, las asignaciones de canales especificos para el uso del canal de transferencia. Alternativamente, el nodo principal puede especificar, como parte de este proceso de puesta en marcha y gestion, un algoritmo o criterios particulares del conjunto seleccionado de un conjunto de algoritmo u opciones de criterios establecidos, que algoritmo o criterios pueden ser utilizados por el propio nuevo nodo originador para seleccionar su propio canal o canales de transmision.

Opcionalmente, para cumplir con los requisitos reglamentarios o los requisitos de seguridad, una implementacion particular puede especificar un algoritmo o clave externa o indicador, accesible por todos los nodos vinculados y no vinculados, que se pueden usar en un algoritmo o calculo de "control" con otros campos de identification y los parametros para determinar el canal o canales de transferencia (incluyendo canales de transferencia de frecuencia y/o secuencias de chips de transferencia DSSS) para un nodo originador en particular, y que el canal o canales de transmision pueden cambiar para el nodo originador dado de vez en cuando, como gobernado por el algoritmo o control y sus parametros de entrada. Por ejemplo, un sello de tiempo de red (en conjuncion con los relojes de tipo RC de bajo consumo disponibles en los nodos dormidos), junto con un ID de red y la clave de seguridad de red en hardware especifico puede ser utilizado por un nodo de extremo recien despertado que anticipa el canal o canales de transferencia de un nodo originador dado, especialmente en los casos en que el nodo de extremo recien despertado tiene un poco de historia con un nodo originador particular (por ejemplo, sabia que en un momento dado en el tiempo la transferencia de conjuntos de canales estaba siendo utilizada por ese nodo originador). Esta asignacion para variar las asignaciones de canales de transferencia hace que el uso general de los canales aparezca mas al azar para los dispositivos fuera de la red, mejora la seguridad, y hace mas factible el cumplimiento de la normativa.

Cuando un nodo de extremo o nodo repetidor 103, 105 se despierta o arranca por primera vez, el nuevo repetidor (no vinculado) o nodo de extremo 103, 105 puede hacer una busqueda completa de la red a traves de todos los canales, incluyendo los canales de frecuencia y/o conjuntos de chips DSSS (exploration completa de la red). Sin embargo, en virtud de la informacion contenida en la trama del indicador, el nuevo repetidor o nodo de extremo 103, 105 no tiene por que buscar todos los canales, sino que es capaz de determinar como unirse a una red determinada basandose en la informacion contenida en el mensaje de transferencia 404 y la trama de baliza 402. Una vez que el recien arrancado, pero no vinculado repetidor o nodo de extremo 103, 105 conoce los canales de transferencia, el nuevo repetidor o nodo de extremo 103, 105 ya no tiene que hacer el completo analisis de la red, y puede utilizar rapidamente el canal de transferencia para aprender que canal de comunicaciones es el canal adecuado sin desperdiciar energia en largas busquedas del canal.

La figura 5 ilustra un proceso ejemplar para la gestion de la union de nodos que puede aplicarse de forma analoga a los sistemas de canal de salto de frecuencia y el conjunto de chips DSSS definido por los sistemas de conmutacion de canal. En este caso, por ejemplo, solo se permite que el nodo principal envie tramas de baliza. El nodo principal 501 crea una red con canales de comunicacion (CC) 520-523 y canales de transferencia (TC) 530, 531. Puede haber un numero de canales de comunicacion, a menudo hasta 50 en numero, visitados en orden (pseudo) aleatorio, pero solo los primeros tres y el ultimo (numeros de canal 7, 34, 18, y finalmente 23) marcados como 520, 521, 522, y 523 se muestran en la figura. Las filas en la parte superior de la figura 5 representan lineas de tiempo para cada canal, con el tiempo aumentando de izquierda a derecha. Si la figura se ampliara para mostrar todos los 50 canales, cada uno de ellos mostraria su propio marcador de trama de baliza con una unica position de tiempo, y la separation de tiempo uniforme entre las tramas de baliza secuenciales. Debe tenerse en cuenta que inmediatamente antes de cada transmision de la trama de baliza en uno de los canales de comunicacion regulares (520-523), una trama de transferencia 544 se envia sobre uno de los dos canales de transferencia (530, 531).

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Como se describio previamente, cada trama de transferencia 544 da el numero de canal del siguiente canal de comunicaciones. La red incluye unos nodos principal, repetidor, y de extremo 501, 503, 505, respectivamente. La trama de baliza 542 tambien da valores de rango de numeros de acceso prioritario (rango de numeros PA), numeros de inicio y finales (PAS y PAE). Los rangos de numeros PA son utiles por la siguiente razon. Cuando un nodo 503, 505 (ya sea un nodo repetidor o un nodo de extremo) se conecta a la red, uno de los numeros asignados al nodo repetidor o de extremo 503, 505 es el numero de ID (direccion de red) del "nodo padre". Si el nodo de extremo 505 se conecta a la red a traves de un nodo repetidor 503 cercano, el nodo padre sera generalmente el nodo repetidor 503. A veces, un nodo de extremo 505 se fijara directamente al nodo principal 501 al unirse a la red. En cualquier caso, en el momento en el que el nodo de extremo 505 se une a la red, el nuevo nodo 505 recibira, junto con el ID de nodo del nodo padre, un numero PA. En una realizacion, el numero de PA para un nodo de extremo puede ser el mismo que el numero de PA del nodo principal. Como cada nodo repetidor 503 se une a la red uniendose al nodo principal 501, el nodo principal 501 da a cada uno de los nodos repetidores 503 un numero PA diferente. Entonces, cuando los nodos de extremo 505 comienzan a conectarse a la red a traves de nodos repetidores 503 cercanos, cada nodo de extremo 505 hereda el numero de PA de su nodo padre.

Como ejemplo, en la figura 5, tres nodos repetidores 503 (nodos RA, RB, y RC) pueden unirse a una red recien creada por un nodo principal 501. Cuando los tres nodos repetidores 503 se unen, el nodo principal 501 asigna a cada uno un numero PA 535A-535C (por ejemplo, 10, 20, y 30, respectivamente). Entonces asume que nueve nodos de extremo 505 arrancan y se unen a la red. Los primeros cuatro (1-4) de estos nuevos nodos de extremo 505 se unen a traves del nodo repetidor RA, y por lo tanto reciben un numero PA 10. Los dos nodos siguientes (5-6) 505 se unen mediante el nodo repetidor RB, y reciben el numero PA 20. Los tres nodos de extremo (7-9) 505 finales se unen a la red utilizando el ultimo repetidor RC, y asi reciben un numero PA 30. Cada numero PA desempena el papel de un identificador de sub-red, y cada nodo repetidor 503 representa la cabeza (puerta de enlace) a una subred correspondiente. Estos repetidores 503 no son verdaderos nodos coordinadores, ya que cada uno puede solamente (en esta realizacion) repetir la trama de baliza desde el nodo principal, si y cuando llega (los detalles de esta repeticion se han omitido de la figura 5 por simplicidad). Sin embargo, en las realizaciones mas complejas descritas anteriormente, cada baliza se puede tener el derecho de generar sus propias tramas de baliza a traves de canales de comunicacion de acuerdo a su propio (pseudo) canal de frecuencia aleatoria de salto o secuencia de conmutacion del conjunto de chips DSSS, utilizando su propio conjunto de canales de transferencia para anunciar previamente cada salto de frecuencia, como se describio anteriormente. Las ideas que se muestran en la figura 5 para el caso simple se pueden extender por analogia a los casos mas complejos.

Uno de los usos de los numeros PA es el siguiente. Cuando el nodo principal 501 envia una trama de baliza 542, la trama de baliza 542 incluye valores de inicio y finales (PAE y PAE) para un rango de numeros PA. Durante el intervalo asociado a la trama de baliza (periodo de tiempo hasta el final del tiempo de permanencia de 0,2 segundos de duracion del canal) 542, solo los nodos repetidores 503A-503C con numeros PA dentro del rango de transmision tienen permiso para repetir la trama de baliza y, por lo tanto, permitir la transmision de los nodos de extremo 505 dentro de su respectiva sub-red. Por ejemplo, durante una trama de baliza 542A, el nodo principal 501 incluira el rango de numeros PA 535A asociado al nodo repetidor RA 503A. Solo el nodo repetidor RA 503A repite esta trama de baliza 542A y solo los nodos de extremo 505A transmiten mensajes a traves del canal 520 a partir de la trama de baliza 542A. Durante la proxima trama de baliza 542B, 535B, el rango de numeros PA esta incluido, y de este modo los nodos repetidor y de extremo 503B y 505B responden en consecuencia. El uso anterior de los numeros PA es util en situaciones en las que la red se hace muy grande, y no es practico permitir que todos los nodos tengan acceso a la misma trama de baliza en un momento dado. Ademas, otra utilidad para el numero PA es permitir que el nodo principal gestione la red con respecto a la prevencion de un mensaje de superposicion cuando no todos los nodos de la red pueden escuchar todos los mensajes de todos los demas nodos.

Por ejemplo, cuando se utiliza una red grande y distribuida fisicamente con cuatro nodos repetidores (norte, sur, este y oeste), y un nodo principal en el centro, y todos los nodos de extremo del repetidor norte pueden escucharse entre si, y su reloj de repeticion. Del mismo modo, todos los nodos de extremo del repetidor sur podran escucharse entre si, y tambien su repetidor. Y asi sucesivamente con los repetidores este y oeste. En situaciones en las que cada sub-red contiene un gran numero de nodos y/o hay un gran numero de eventos de la red (gran numero de mensajes en un periodo de tiempo), habra un aumento en la probabilidad de que dos nodos extremos de dos sub-redes diferentes que no pueden oirse entre si ambos intenten enviar mensajes al mismo tiempo. Para evitar este posible conflicto de mensajes, el nodo principal puede restringir cual de las dos sub-redes esta activa en cualquier momento usando el numero PA que varia en cada trama de baliza.

Opcionalmente, el metodo puede asignar a cada repetidor (cada sub-red) su propia orden de cambio/salto de canal especifico de la red. Todos los repetidores todavia se comunican con el nodo principal en el mismo conjunto de canales, con el mismo esquema de canal de transferencia (si el esquema de canales de transferencia utiliza tecnicas FHSS o DSSS). Sin embargo, cuando un repetidor activo vuelve para hablar con sus nodos de extremo, el repetidor activo puede hacer esto en un conjunto diferente de los canales de transferencia y usando una orden diferente para los saltos entre los canales de comunicacion habituales. Esto es muy util cuando el numero de nodos de la red se convierte en excesivamente grande. Por ejemplo, en una situacion que puede ser de 30 repetidores (y 30 respectivas sub-redes), con un total de varios miles de nodos de extremo en el conjunto colectivo de sub-redes, y el

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nodo principal puede asignar numeros PA para cada repetidor de tal manera que, en un momento dado, solo 5-10 de las 30 sub-redes estan activas, y no hay dos de esas sub-redes activas que esten utilizando el mismo canal de frecuencia u orden de secuencia de saltos de chips DSSS al mismo tiempo. Esto crea una disposicion de "serie- paralelo" en la que, al comienzo de cada 0,2 segundos de permanencia de canal, todos los repetidores saltan en el mismo canal (canal de frecuencia o conjunto de chips DSSS) para comunicarse (Rx y Tx) con el nodo principal (la parte "serie" del ciclo). Luego, cuando cada repetidor termina con su negocio con el nodo principal, salta a su propia sub-red para hablar con sus propios nodos de extremo usando su propio orden de canales y las asignaciones de canales de transferencia. Debido a que los respectivos conjuntos de canales de frecuencia o secuencias de chips DSSS son mutuamente ortogonales entre las subredes, esta comunicacion de sub-red puede que todo suceda a la vez (la parte "paralela" del ciclo).

La figura 6 ilustra un metodo implementado de acuerdo con una realizacion alternativa para la gestion de las comunicaciones de red. El metodo puede ser utilizado de acuerdo con esquemas de salto de canal FHSS y/o DSSS. Empezando en 602, el nodo principal envia un mensaje de transferencia a traves de un canal de transmision asociado a las comunicaciones entre los nodos de los niveles 1 y 2 (en lo sucesivo, el canal de transferencia T1-2 o T1-2 TC). El mensaje de transferencia designa un canal de comunicaciones sobre el cual el nodo principal tiene la intencion de enviar una trama de baliza posterior. El esquema de salto seguido por el nodo principal corresponde a un esquema de salto de canal de comunicaciones de nivel 1-nivel 2 y esquema de gestion de canales de transferencia. Como se explica mas adelante, el nodo principal se comunica con nodos repetidores en el segundo nivel durante uno o mas canales de transferencia, que estan separados y son distintos de los canales de transferencia durante los cuales los nodos repetidores posteriormente se comunican con los nodos de extremo.

Por lo tanto, de acuerdo con la realizacion de la figura 6, al menos un canal de transferencia de nivel 1-nivel 2 (T1-2) esta asociado unicamente a las comunicaciones entre los nodos principal y repetidor. Un canal de transferencia separado y distinto de nivel 2-nivel 3 (T2-3) es designado y mantenido entre los nodos repetidor y de extremo. Opcionalmente, multiples canales de transferencia separados y distintos pueden ser utilizados con diferentes nodos repetidores. Por ejemplo, un nodo repetidor o un conjunto de nodos repetidores pueden usar un canal de transmision, mientras que otro nodo repetidor u otro conjunto de nodos repetidores utilizan un canal de transferencia separado y distinto.

Opcionalmente, los canales de comunicacion utilizados por los nodos principal, repetidor, y de extremo pueden ser los mismos canales, pero utilizados en diferentes esquemas de salto de no interferencia. Por ejemplo, el nodo principal puede iniciar un esquema de salto entre los canales de comunicacion, pero que sigue un primer orden de salto (esquema de salto T1-2), mientras que los nodos repetidores siguen un orden de salto diferente (que se refiere como un esquema de salto T2-3). Los nodos repetidores manejan el esquema de salto de nivel 2-3 para evitar interferir con o utilizar simultaneamente un canal de comunicacion utilizado en el esquema de salto T1-2. Cabe senalar que, en general, en un numero relativamente grande de nodos repetidores que estan operando y utilizando sus propias secuencias de salto, estas secuencias de salto, si el canal de frecuencia o conjunto de chips DSSS, normalmente seria mutuamente ortogonales o casi ortogonales entre si. Es decir, las secuencias de salto, tomadas como un conjunto, no incluirian en un momento dado mas de un nodo mediante un canal determinado como su canal activo actual.

Una vez que el nodo principal en 602 envia un mensaje de transferencia a traves del TC T1-2, el nodo principal siguiente envia una trama de baliza a traves del canal de comunicaciones T1-2 (CC T1-2) de acuerdo con el esquema de salto T1-2.

En 604, el nodo repetidor, despues de recibir el mensaje de transferencia desde el nodo principal, envia un mensaje de transferencia modificado a lo largo del canal de transferencia T2-3 para designar un canal de comunicaciones T2- 3 actual asociado al esquema de salto T2-3. El mensaje de transferencia transmitido por el nodo repetidor se modifica desde el mensaje de transferencia transmitido por el nodo principal para evitar que se designe el mismo canal de comunicaciones activo para los nodos de extremo actualmente utilizados por el nodo principal. Por ejemplo, cuando el nodo principal envia una trama de baliza en 602 que designa el canal 5 como el canal de comunicacion activo T1-2, el nodo repetidor puede enviar un mensaje de transferencia modificado a lo largo del canal de transferencia T2-3 designando el canal 10 como el canal de comunicaciones activo T2-3, incrementando de este modo el canal de comunicaciones actual para su uso dentro de los nodos para ser un numero predeterminado de canales mayor o menor que el canal designado por el nodo principal.

En 606, el nodo de extremo salta al canal de comunicaciones T2-3 designado de acuerdo con el mensaje de transferencia modificado y de acuerdo con el esquema de salto T2-3.

En 608, el nodo repetidor envia una trama de baliza T2-3 a traves del canal de comunicaciones T2-3 designado. En 610, el nodo de extremo vincula el canal de comunicaciones T2-3 designado despues de recibir la trama de baliza desde el nodo repetidor. El nodo de extremo despues transmite los mensajes al nodo repetidor de acuerdo con las actuales operaciones que se deben realizar o reportar por el nodo de extremo correspondiente. El nodo repetidor recibe uno o mas mensajes de uno o mas nodos de extremo a partir de la trama de baliza transmitida en 608 de acuerdo con los intervalos de tiempo siguientes a la trama de baliza correspondiente. Una vez que el nodo repetidor

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En 612, el nodo repetidor retransmite los mensajes de nodo de extremo de uno o mas de los nodos de extremo conectados al nodo repetidor para el nodo principal. Los mensajes se transmiten al nodo principal a traves del canal de comunicaciones T1-2 designado en 602.

El proceso de la figura 6 opera de forma iterativa, de modo que como el nodo principal transmite cada nuevo mensaje de transferencia y cada nueva trama de baliza, los nodos repetidores modifican el mensaje de transferencia para designar un canal de comunicaciones activo que no se utiliza actualmente por el nodo principal. Mediante la utilizacion de diferentes canales de comunicacion y canales de transferencia separados, el metodo de la figura 6 forma la configuracion de comunicaciones serie-paralelo mencionada anteriormente.

Opcionalmente, cuando se asigna el rango de PA (numeros PA inicial y final), el nodo principal puede tener en cuenta la distancia fisica entre dos repetidores, y asi minimizar el impacto de los dos nodos de extremo en dos diferentes sub-redes que bloquean los mensajes de los demas si, por casualidad, tratan de utilizar el mismo canal (canal de frecuencia o conjunto de chips DSSS). Es decir, el intervalo de numeros PA se elige de modo que solo un repetidor en un area fisica determinada esta activo a la vez. La figura 7 ilustra un metodo o protocolo de secuencia de chips DSSS formado de acuerdo con una realizacion de conmutacion. El metodo o protocolo es especifico para el esquema de conmutacion del conjunto de chips DSSS/secuencia, pero es adaptable para el esquema de salto de frecuencia FHSS. Para crear una red, en 702, el nodo principal 101 (que se muestra en la figura l) puede buscar las redes existentes a traves de una serie de canales que el nodo principal 101 desea usar, donde los canales se definen por conjuntos de chips DSSS. Alternativamente, la red puede crearse de acuerdo con cualquier tecnica convencional para el establecimiento de una red basada en DSSS. Despues de determinar que una nueva red puede crearse, el nodo principal 101 selecciona un numero de identificacion de red.

En 704, el nodo principal 101 selecciona los parametros de funcionamiento de la nueva red. El nodo principal 101 define tambien un grupo de conjuntos de chips de canal de comunicaciones y al menos un conjunto de chips del canal de transferencia utilizado en la red solo para comunicarse saltando y los parametros de seguridad a otros nodos (por ejemplo, nodos repetidores 103, nodos de extremo 105, y/o nodos que no son de la red 107, que se muestran en la figura 1).

Un nodo hijo escucha un conjunto de chips del canal de transferencia en 706. El nodo hijo puede ser (i) un nodo no conectado que intentar unirse a la red por primera vez, (ii) un nodo conectado que intenta reincorporarse o volver a vincularse a la red despues de despertar del sueno, o (iii) un nodo actualmente vinculado a la red. El hijo puede ser un nodo de extremo 105 o un nodo repetidor 103, ya que ambos son hijos hacia el nodo principal 101. El nodo hijo puede conocer el conjunto de chips del canal de transferencia debido a que el nodo esta programado previamente con el conjunto de chips del canal de transferencia, siendo el conjunto de chips del canal de transferencia un conjunto de chips estandar o predecibles, o el nodo hijo puede estar configurado para analizar un grupo de conjuntos de chips disponibles que escuchan un mensaje de transferencia.

En 708, un nodo padre transmite un mensaje de transferencia utilizando un conjunto de chips de canal de transferencia. El nodo padre puede ser el nodo principal 101 y los nodos repetidores 103, ya que el nodo principal 101 puede transmitir un mensaje de transferencia a los nodos repetidores 103 y los nodos repetidores 103 pueden retransmitir el mensaje de transferencia (o un mensaje de transferencia modificado como en la figura 6) hasta los nodos de extremo 105. Para los dispositivos que no conocen el conjunto de chips del canal de transferencia, el mensaje de transferencia suena como pseudo-ruido, y es indescifrable. El mensaje de transferencia, en los receptores que conocen el conjunto de chips del canal de transferencia, identifica el conjunto de chips que definen un lado del canal de comunicaciones segun lo indicado por el nodo principal 101.

Dado que puede haber varios conjuntos de chips de canal de transferencia designados en la red, el nodo hijo en 706 puede estar escuchando un conjunto de chips del canal de transferencia que no fue utilizado por el nodo padre en 708 para transmitir ese mensaje de transferencia en particular. Por lo tanto, en 710, el nodo hijo determina si se ha recibido un mensaje de transferencia, sin embargo, escucha el conjunto de chips del canal de transferencia. Si el mensaje de transferencia fue enviado por el nodo padre utilizando un conjunto de chips diferente del canal de transferencia (por ejemplo, conjunto de chips del canal 48) que el conjunto de chips del nodo hijo esta escuchando (por ejemplo, conjunto de chips del canal 49), el hijo no habria recibido el mensaje de transferencia, por lo que el flujo vuelve a 706, donde el nodo hijo continua escuchando el mismo conjunto de chips del canal de transferencia. El conjunto de chips del canal de transferencia escuchados por el nodo hijo puede ser el siguiente conjunto de chips utilizado por el nodo principal para transmitir un mensaje de transferencia. Si el nodo hijo estaba escuchando el mismo conjunto de chips del canal de transferencia que el nodo padre utilizado para transmitir el mensaje de transferencia, el flujo se mueve a 712 debido a que el nodo hijo recibio el mensaje de transferencia.

Una vez que el nodo hijo recibe el mensaje de transferencia, el campo de numero 423 del canal de comunicaciones (que se muestra en la figura 4) en la trama de transferencia 404 informa al nodo hijo del conjunto de chips que se utiliza para definir el siguiente canal de comunicaciones. Despues de una cantidad de tiempo designada por el nodo

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principal 101 en los parametros de la red, el nodo hijo en 712 puede cambiar al conjunto de chips del “siguiente” canal de comunicaciones (ahora el conjunto de chips/canal de comunicaciones activo actual) para transmitir mensajes al nodo principal 101 y/o en otros nodos de la red. Si el nodo hijo fue previamente no vinculado, el nodo hijo se vincula a la red mediante la comunicacion a traves del conjunto de chips del canal de comunicaciones "siguiente'Vactivo. En 714, el nodo padre escucha y procesa los mensajes de los nodos hijo que se enviaron mediante el conjunto de chips del canal de comunicaciones activo.

En 716, el nodo principal 101 y/o los nodos repetidores 103 determinan si ha transcurrido un tiempo maximo de permanencia del canal en el canal de comunicaciones activo. Si no es asi, el flujo vuelve a 712-714, en el que el nodo hijo continua comunicando con el nodo(s) padre usando el conjunto de chips del canal de comunicaciones "siguiente'Vactivo. Si ha transcurrido el tiempo maximo de permanencia, el flujo se mueve 716-706, y el proceso se repite. Volviendo a 706, el nodo hijo vinculado actualmente ahora escucha un conjunto de chips del canal de transferencia que contiene un nuevo mensaje de transferencia que identificara un nuevo conjunto de chips del siguiente canal de comunicaciones, ya que el nodo principal 101 continua cambiando los canales de comunicacion designados. Por ejemplo, si hay dos conjuntos de chips designados del canal de transferencia (por ejemplo, 48 y 49), el nodo principal 101 puede alternar entre los conjuntos de chips del canal de transferencia. Por lo tanto, si el anterior conjunto de chips del canal de transferencia fue de 48, los nodos actualmente vinculados a la red en 706 pueden estar configurados para escuchar el conjunto de chips 49 para quedarse vinculados a la red.

Opcionalmente, el nodo principal 101 (o nodos repetidores 103) pueden enviar mensajes de baliza utilizando el conjuntos de chips del canal de comunicaciones "siguiente'Vactivo. Los mensajes de baliza pueden coordinar los parametros tales como el conjunto de chips de temporizacion de intervalo de tiempo y la identificacion de canales de transferencia.

En una realizacion alternativa, el mensaje de baliza puede contener un campo de numero de canal de comunicaciones (similar o identico al CCN 423 de la trama de transferencia 404) que identifica el proximo chip del canal de comunicacion establecido en el esquema de canales de salto DSSS. En esta realizacion, los nodos pueden no necesitar estar vinculados para escuchar para transferir los conjuntos de chips del canal despues de la vinculacion a la red. Por lo tanto, despues de que haya transcurrido el tiempo maximo de espera en 716, el flujo de nodos vinculados pueden saltar las etapas 706-710 y volver directamente a 712, ya que los nodos conmutan directamente desde el conjunto de chips del canal de comunicacion previamente activo al "siguiente" conjunto de chips del canal de comunicacion activo identificado por el mensaje de baliza utilizando el conjunto de chips del canal de comunicacion previamente activo.

Las realizaciones descritas en el presente documento pueden ser utilizadas en diversos campos, tales como en las tiendas minoristas en las que se utilizan en un gran numero de nodos sensores inalambricos, de manera colectiva, articulos al por menor para la venta, personas (cuerpos) de personal de la tienda, herramientas, activos, ubicaciones de deteccion fijas (tales como los bordes de estantes, portales, colas de punto de venta), y asi sucesivamente.

Al menos una realizacion utiliza un esquema de seleccion del conjunto de chips DSSS, ademas de o como alternativa a un sistema FHSS, para proporcionar el efecto tecnico de proporcionar los mismos beneficios de la expansion en serie-paralelo uniforme de la capacidad de la red cuando el numero de repetidores se expande.

Debe entenderse que la descripcion anterior pretende ser ilustrativa, y no restrictiva. Por ejemplo, las realizaciones anteriormente descritas (y/o aspectos de las mismas) se pueden utilizar en combinacion entre si. Ademas, muchas modificaciones pueden realizarse para adaptar una situacion o material particular a las ensenanzas de la invencion sin apartarse de su alcance. Aunque los codigos y protocolos descritos en el presente documento estan destinados a definir los parametros de la invencion, de ninguna manera son limitativos, y son ejemplos de realizacion. Muchas otras realizaciones seran evidentes para los expertos en la tecnica tras la revision de la descripcion anterior. El alcance de la invencion debe, por lo tanto, determinarse con referencia a las reivindicaciones adjuntas, junto con el alcance completo de equivalentes a los que tales reivindicaciones tienen derecho. En las reivindicaciones adjuntas, los terminos "incluyendo" y "donde" se utilizan como los equivalentes ingleses de los respectivos terminos "que comprende" y "en el que". Por otra parte, en las siguientes reivindicaciones, los terminos "primero", "segundo" y "tercero", etc. se utilizan simplemente como etiquetas, y no se pretende imponer requisitos numericos en sus objetos.

Claims

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REIVINDICACIONES

1. Un metodo para proporcionar una red de sensores inalambricos (100) entre un nodo principal (101) y una pluralidad de nodos, estando los nodos asociados a los sensores, comprendiendo el metodo:

definir canales de comunicacion sobre los cuales el nodo principal (101) se comunica con los nodos basandose en un esquema de salto de canal; caracterizado por

definir al menos un canal de transferencia que se dedica a llevar tramas de transferencia que se transmiten mediante el nodo principal (101);

configurar nodos no vinculados que no son vinculados a la red (100) para entrar en una sesion de conexion mediante la localizacion del al menos un canal de transferencia para escuchar un mensaje de transferencia, indicando el mensaje de transferencia un proximo canal de comunicaciones que se volvera activo; y conmutar los nodos no vinculados al siguiente canal de comunicaciones;

en donde los nodos no vinculados escuchan una trama de baliza (402) en el siguiente canal de comunicaciones, utilizando los nodos no vinculados la trama de baliza (402) como referencia de tiempo para permitir que los nodos no vinculados se vinculen a la red (100).
2. El metodo de la reivindicacion 1, en el que la trama de baliza (402) incluye campos de la siguiente manera:

a) campo de numero total de canales de transferencia que indica cuantos canales de transferencia existen;

b) campo de numero de canal de transferencia que indica que canales dentro de la red (100) representan los canales de transferencia; y

c) rango de numero de acceso prioritario que indica un rango de numeros de acceso de prioridad asociados a los nodos que estan autorizados para comunicarse a traves de la red (100) durante una super-trama asociada a la trama de baliza (402).
3. El metodo de la reivindicacion 1, en el que el mensaje de transferencia incluye un campo de numero de canal de comunicaciones que indica un numero para el siguiente canal de comunicaciones que se activa.
4. El metodo de la reivindicacion 1, en el que el esquema de salto de canal es un esquema de seleccion de conjunto de chips de espectro de propagation de secuencia directa (DSSS) y los canales de comunicacion y el al menos un canal de transferencia, definidos mediante conjuntos de chips DSSS mutuamente ortogonales, utilizan una sola frecuencia de onda portadora constante.
5. El metodo de la reivindicacion 4, en el que el nodo principal (101) envia el mensaje de transferencia utilizando un conjunto de chips del canal de transferencia, indicando el mensaje de transferencia un siguiente conjunto de chips del canal de comunicaciones, el siguiente conjunto de chips del canal de comunicaciones designado en el esquema de seleccion de conjunto de chips DSSS como el siguiente canal de comunicaciones en la red (100).
6. El metodo de la reivindicacion 1, que comprende ademas la definition de al menos dos canales de transferencia, transmitiendo el nodo principal (101) mensajes de transferencia alternativamente sobre cada uno de los canales de transferencia.
7. El metodo de la reivindicacion 6, que comprende ademas nodos vinculados que se vinculan actualmente a la red

(100) , continuando los nodos vinculados la sesion de conexion mediante la localizacion alternativamente de cada uno de los canales de transferencia para recibir los mensajes de transferencia y cambiar a cada canal de comunicaciones siguiente para continuar la comunicacion con otros nodos de la red (100).
8. El metodo de la reivindicacion 1, en el que el esquema de salto de canal es bajo la direction del nodo principal

(101) .
9. El metodo de la reivindicacion 1, en el que un primer canal de transferencia se define para su uso entre el nodo principal (101) y los nodos padre (103, 103A), y un segundo canal de transferencia diferente se define para su uso entre los nodos padre (103, 103A) y los nodos hijos (105, 105B).
10. El metodo de la reivindicacion 1, en el que el mensaje de transferencia indica el siguiente canal de comunicacion asociado a una super-trama siguiente que se inicia mediante una trama de baliza (402).
11. El metodo de la reivindicacion 1, en el que la definicion incluye definir el nodo principal (101) en un primer nivel

(102), los nodos repetidores en un segundo nivel (104) y los nodos de extremo en un tercer nivel (106), estando cada nodo de extremo asociado a uno de los nodos repetidores, el metodo comprende ademas proporcionar numeros de acceso prioritario (PA) a los nodos repetidores en el segundo nivel (104), haciendo que los nodos de extremo hereden el numero de PA del nodo repetidor asociado, y utilizando los numeros PA para controlar el acceso a la red (100).

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12. Una red de sensores inalambricos (100), que comprende:

un nodo principal (101), estando el nodo principal (101) configurado para definir canales de comunicacion sobre los cuales el nodo principal se comunica con los nodos basandose en un esquema de salto de canal, y para definir al menos un canal de transferencia que se dedica al transporte de tramas de transferencia que se transmiten mediante el nodo principal (101), estando el nodo principal (101) configurado para transmitir las tramas de transferencia, cada una de las cuales indica un siguiente canal de comunicaciones, estando el nodo principal (101) configurado para transmitir una trama de baliza (402) en el siguiente canal de comunicaciones; y nodos no vinculados asociados a sensores, no vinculandose los nodos no vinculados a la red (100), estando los nodos no vinculados configurados para entrar en una sesion de conexion mediante localizacion del canal de transferencia de escucha para la trama de transferencia, estando los nodos no vinculados configurados para cambiar al siguiente canal de comunicaciones y escuchar la trama de baliza (402), estando los nodos no vinculados configurados para utilizar la trama de baliza (402) como referencia de tiempo para permitir que los nodos no vinculados se vinculen a la red (100).
13. La red de la reivindicacion 12, en la que la trama de baliza (402) incluye campos de la siguiente manera:

a) campo del numero total de canales de transferencia que indica cuantos canales de transferencia existen;

b) campo de numero de canal de transferencia que indica que canales dentro de la red (100) representan canales de transferencia; y

c) rango de numero de acceso prioritario que indica un rango de numeros de acceso prioritario asociados a los nodos que estan autorizados para comunicarse a traves de la red durante una super-trama asociada a la trama de baliza (402).
14. La red de la reivindicacion 12, en la que la trama de transferencia incluye un campo de numero de canal de comunicaciones que indica un numero para que el siguiente canal de comunicaciones se vuelva activo.
15. La red de la reivindicacion 12, que comprende ademas nodos vinculados que se vinculan a la red (100), en donde los nodos no vinculados y los nodos vinculados usan la trama de baliza (402) para realizar la programacion de colision de baliza libre.
16. La red de la reivindicacion 12, en la que el esquema de salto de canal es un esquema de seleccion de conjunto de chips de espectro de propagation de secuencia directa (DSSS), estando los canales de comunicacion y el al menos un canal de transferencia definidos mediante conjuntos de chips DSSS mutuamente ortogonales utilizando una unica frecuencia de onda portadora constante.
17. La red de la reivindicacion 16, en la que el nodo principal define al menos dos conjuntos de chips de canal de transferencia y transmite las tramas de transferencia alternativamente sobre cada uno de los conjuntos de chips del canal de transferencia.
18. La red de la reivindicacion 16, en la que los nodos estan configurados para cambiar al siguiente conjunto de chips del canal de comunicaciones designado por el nodo principal (101) en la trama de transferencia y para escuchar una trama de baliza (402) enviada por el nodo principal (101) usando el siguiente conjunto de chips del canal de comunicaciones.
19. La red de la reivindicacion 16, en la que el nodo principal (101) dirige el esquema de seleccion del conjunto de chips DSSS.
20. La red de la reivindicacion 16, en la que un primer conjunto de chips del canal de transferencia esta definido para su uso entre el nodo principal (101) y los nodos padre (103, 103A), y un segundo conjunto de chips del canal transferencia diferente esta definido para su uso entre los nodos padre (103, 103A) y los nodos hijos (105, 105B).
21. La red de la reivindicacion 16, en la que la trama de transferencia indica el siguiente conjunto de chips del canal de comunicaciones asociado a una siguiente super-trama que se inicia mediante la trama de baliza (402).
22. La red de la reivindicacion 12, en la que el nodo principal (101) representa un primer nivel (102), los nodos repetidores representan un segundo nivel (104) y los nodos de extremo representan un tercer nivel (106), estando cada nodo de extremo asociado a uno de los nodos repetidores, proporcionando el nodo principal (101) numeros de acceso prioritario (PA) a los nodos repetidores en el segundo nivel (104) a traves de la trama de baliza (402), heredando los nodos de extremo el numero de PA del nodo repetidor asociado, utilizando el nodo principal (101) los numeros PA para controlar el acceso a la red (100).