MX2010014416A - Encapsulacion y direccionamiento ip sobre redes de radio inalambricas. - Google Patents

Abstract

Se describen aquí diversos métodos para operar una red de malla inalámbrica. De acuerdo con diversas modalidades, un enrutador de Protocolo de Internet (IP) genera direcciones IP para nodos sensores inalámbricos que no tienen soporte nativo para la pila de protocolo IP. El enrutador IP entonces recibe y traslada una solicitud IP para ingresar y enrutar la solicitud IP de ingreso al nodo sensor inalámbrico apropiado. En algunas modalidades, un paquete de datos IP puede ser encapsulado y enrutado utilizando un enrutador IP y un dispositivo puente IP. En otras modalidades, una sesión de Prótocolo de Mensajes para Control de Internet (ICMP Internet Control Message Protocol) puede manejarse sobre una red de malla inalámbrica.

Description

ENCAPSULACIÓN Y DIRECCIONAMIENTO IP SOBRE REDES DE RADIO INALÁMBRICAS CAMPO TÉCNICO Existen sistemas automatizados para recolectar datos de medidores para el uso de recursos tales como gas, agua y electricidad. Estos sistemas pueden emplear una cantidad de diferentes infraestructuras para recolectar estos datos de medidor. Por ejemplo, algunos sistemas automatizados obtienen datos de los medidores utilizando una red inalámbrica fija que incluye por ejemplo, un nodo central en comunicación con una cantidad de nodos sensores de punto extremo (por ejemplo, dispositivos de lectura de medidor (MRDs = .Meter Reading Devices) conectados a los medidores) . En los nodos de puntos extremo, los circuitos de comunicaciones inalámbricas pueden incorporarse en los propios medidores, tal que cada nodo de punto extremo en la red inalámbrica comprenda un medidor conectado a un ' MRD que tiene circuitos de comunicación inalámbrica, que permiten al MRD transmitir los datos de medidor al cual se conecta.

Un tipo de infraestructura, conocido en la técnica como Infraestructura de Medición Avanzada (AMI = Advanced Metering Infrastructure ) , utiliza comunicaciones de dos vías entre recolectores y nodos de medición de Fase Sencilla (SP = Single Phase) y nodos de medición de Polifase (PP) para permitir recolección de los datos de medición, tales como kilowatts-horas (kWh) , demanda, intervalo, y datos de tiempo-de-uso (TOU = Time-Of-Use) , así como para permitir acciones de control, tales como desconexión, manejo de carga, o control de termostato. Un sistema AMI típicamente consiste de puntos de medición conectados a un recolector mediante una red de área local (LAN = Local Area Network) . El colector, a su vez, se conecta a un sistema de extremo de cabezal central mediante una red de área amplia (WAN = Wide Area Network) . Debido a que estos sistemas típicamente se despliegan a través de una red de distribución en :cada punto de servicio, es conveniente que estos sistemas sean económicos para despliegues a escala muy grande. Otro tipo de infraestructura se conoce en la técnica como Lectura de Medidor Automática (AMR = Automatic Meter Reading) . Los sistemas AMR y AMI son parte de planeación de servicios públicos en los E.U.A. y muchos países extranjeros. Hay una gran cantidad de diferentes conceptos de sistemas de comunicaciones que se ofrecen a la venta. La mayoría de estos conceptos utilizan la banda de frecuencia ISM de 900 MHz e implementan técnicas de espectro ensanchado con salto de frecuencia. Debido a que la mayoría de estos sistemas se desarrollan por expertos de comunicaciones en vez de expertos de sistemas de medidores/servicios públicos, pueden ser altamente complejos y de difícil solución de problemas.

Algunas redes pueden emplear una arquitectura de red reticular o de malla. En estas redes, conocidas como "redes de malla", los puntos extremos se conectan entre si a través de enlaces de comunicaciones inalámbricas de manera tal que cada nodo de punto extremo tenga una ruta de comunicación inalámbrica al nodo central. Una característica de las redes de malla es que los nodos componentes¦ todos pueden conectarse entre si mediante . uno o más "saltos". Debido a esta característica, las redes de malla pueden continuar operando incluso si se descompone un nodo o una conexión.

En una red de malla, algunos nodos de punto extremo pueden ' transmitir sus datos de medidor directamente al nodo central. Estos nodos de punto extremo se conocen como nodos "nivel 1" debido a que una comunicación de datos solo se requiere para completar un "salto" para recorrer desde el nodo de punto extremo al nodo central o vice-versa. Otros nodos de punto extremo pueden transmitir sus datos de medidor al nodo central, indirectamente a través de uno o más nodos bidireccionales intermedios que sirven como repetidoras para los datos de medidor del nodo de transmisión. Por ejemplo, un nodo de "nivel 2" transmite sus datos de medidor al nodo central a través de un nodo bidireccional , mientras que un nodo de "nivel 5" transmite sus datos de medidor a través de cuatro nodos bidireccionales.

Diversos protocolos de comunicación no-estándar se han desarrollado para dirigir y trasladar datos a través de redes de mallas inalámbricas. Aunque el Protocolo de Internet (IP) es un protocolo de red que se ha utilizado para transferencia de datos estandarizada en otros contextos, redes de nodos detectores inalámbricas no soportan o trabajan bien con traslación o direccionamiento de paquete IP. Las redes IP en general utilizan transmisión de datos de dos vías de velocidad relativamente alta que . requieren soporte para pilas de protocolos IP y protocolos de direccionamiento, asi como soporte para aplicaciones que utilizan las capacidades que sé proporcionan por las tiras de protocolo IP y protocolos de direccionamiento. Por contraste, redes de mallas - inalámbricas en general se caracterizan por menores velocidades de datos, y · en algunos casos, más pequeños tamaños de paquetes. De esta manera, las redes de mallas inalámbricas, en general no soportan protocolos IP. El agregar soporte de protocolos IP y direccionamiento IP asociado a las redes de mallas inalámbricas utilizando técnicas convencionales, requerirá el uso de nodos sensores que tienen adicionales energía, procesamiento y memoria que los tradicionalmente implementados . Estas actualizaciones representarán un costo adicional significante. Además, si el soporte para protocolos IP y direccionamiento IP se agregan a una red de malla inalámbrica, el acceso IP a los sensores de nodo inalámbricos requerirá ser manejado efectivamente a pesar de los riesgos cada vez crecientes involucrados en redes de datos, tales como falsificación o interferencia IP, ataques de negación de servicio (DOS = Denial of Service), ataques de desconocidos, etc.

De acuerdo con esto, existe una necesidad por una forma para proporcionar direccionamiento de IP de una red de malla de radio inalámbrica, de nodos que tienen relativamente poco poder computacional y que carecen inherente soporte para la pila de protocolo IP.

COMPENDIO DE LA DESCRIPCIÓN Se describen aqui diversos métodos para operar una red de malla inalámbrica. De acuerdo con diversas modalidades, un enrutador de Protocolo de Internet (IP) genera direcciones IP para nodos detectores inalámbricos que no tienen soporte nativo para la pila de protocolo IP. El enrutador de IP recibe entonces y traduce una solicitud IP de ingreso y dirige la solicitud de IP de ingreso al nodo sensor inalámbrico apropiado. En algunas modalidades, un paquete de datos IP puede encapsularse y enrutarse o dirigirse utilizando un enrutador IP y un dispositivo puente IP. En otras modalidades, una sesión de Protocolo para Mensaje de Control' de Internet (ICMP = Internet Control Message Protocol) puede manejarse sobre una red reticular o de malla inalámbrica.

Una modalidad se dirige a un método para direccionar un primer dispositivo de nodo de una red de malla inalámbrica, que comprende una pluralidad de dispositivos de nodo. El primer dispositivo de nodo carece de compatibilidad con Protocolo de Internet (IP) y se detecta en un enrutador de Protocolo de Internet (IP). El enrutador de IP se utiliza para generar una dirección IP y para asociar la dirección IP generada con el primer dispositivo de nodo. Una solicitud IP de ingreso se recibe en el enrutador IP de un dispositivo de origen .: El enrutador IP se emplea para traducir la solicitud IP de ingreso. Si la solicitud IP de ingreso se dirige a la dirección IP generada que se asocia con el primer dispositivo de nodo, entonces el enrutador IP se emplea para manejar una sesión entre el dispositivo de origen y el primer dispositivo de nodo.

Otra modalidad se dirige a un método para transferir un paquete de datos de. Protocolo de Internet (IP), de un dispositivo de origen a un dispositivo de recepción. El paquete de datos IP, que se asocia con una primer dirección IP, se recibe del dispositivo de origen en un enrutador de Protocolo de Internet (IP) . El enrutador IP se utiliza para trasladar la primera dirección IP asociada con el paquete de datos IP a un dispositivo de nodo en una red de malla inalámbrica. El dispositivo de nodo carece de compatibilidad IP. La etapa de utilizar el enrutador IP para trasladar la dirección IP al dispositivo de nodo, incluye utilizar el enrutador IP para generar una pluralidad de segundas direcciones IP cada una asociada con un dispositivo de nodo respectivo de una pluralidad de dispositivos de nodo. Una de las segundas direcciones IP se asocia con el dispositivo receptor. El enrutador IP se utiliza para encapsular el paquete de datos IP en un datagrama inalámbrico que es compatible con un protocolo de red inalámbrica utilizado por el dispositivo receptor. El datagrama inalámbrico se envía a un dispositivo puente IP, que se utiliza para desencapsular el datagrama inalámbrico al paquete de datos IP. El dispositivo puente IP se utiliza entonces para enviar el paquete de datos IP desencapsulado al dispositivo receptor, con base en una cartografía entre la primer dirección IP y una de las segundas direcciones IP asociadas con el dispositivo receptor.: De acuerdo con todavía otra modalidad, un paquete de datos de Protocolo de Mensaje de Control de Internet (ICMP), que se asocia con una primer dirección IP, se transfiere desde un dispositivo de origen a un dispositivo receptor, al recibir el paquete de datos ICMP del dispositivo de origen al enrutador de Protocolo de Internet (IP) , que se utiliza para trasladar la primer dirección IP asociada con el paquete de datos ICMP a un dispositivo de nodo en una red de malla inalámbrica. El dispositivo de nodo carece de compatibilidad IP. Utilizar el enrutador IP para trasladar la dirección IP al dispositivo de nodo, comprende utilizar el enrutador IP, para generar una pluralidad de segundas direcciones IP cada una asociada con un dispositivo de nodo respectivo de una pluralidad de dispositivos de nodo. Una de las segundas direcciones IP se asocia con el dispositivo receptor. El enrutador IP se utiliza para trasladar el paquete de datos ICMP a un comando de red que es compatible con un protocolo de red inalámbrica utilizado por el dispositivo receptor. El comando de red se envia a y se recibe por un dispositivo puente IP, que se emplea para enviar el comando de red al dispositivo receptor, con base en una cartografía entre la primer dirección IP y una de las segundas direcciones IP asociadas- con el dispositivo receptor. Si el dispositivo receptor genera una respuesta al comando de red, la respuesta se recibe en el enrutador IP, que genera un primer paquete de datos de respuesta ICMP y envía el primer paquete de datos de respuesta ICMP al dispositivo de origen.

Diversas modalidades pueden lograr ciertas ventajas. Por ejemplo, el utilizar un enrutador IP o un dispositivo de compuerta para definir la dirección asignada IP de red de malla para cada dispositivo de red de malla inalámbrico, permite a sistemas basados IP fuera de la red de malla inalámbrica enrutar los mensajes dirigidos de IP a la red de malla inalámbrica utilizando el dispositivo de compuerta o enrutador IP que gestiona o maneja las sesiones IP para esa red. El ' enrutado de los mensajes direccionados IP puede lograrse sin modificar el equipo físico de los nodos sensores inalámbricos existentes; de acuerdo con esto, los costos asociados con implementar las modalidades aquí descritas, pueden ser relativamente manejables. Además, la falta de soporte de direccionamiento IP por los dispositivos de red de malla inalámbrica mismos, reduce el riesgo de seguridad IP (es decir, ataques de denegación de servicio) en cada dispositivo de red de malla inalámbrica. El acceso a la red de malla inalámbrica se controla a través del enrutador IP o dispositivo de compuerta, proporcionando cortafuegos para la red de malla inalámbrica privada.

Otras características y ventajas de las modalidades descritas serán aparentes de la siguiente descripción detallada y dibujos acompañantes.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS El anterior compendio, así como la siguiente descripción detallada de diversas modalidades, se comprende mejor cuando se lee en conjunto con los dibujos anexos. Con el propósito de ilustrar la invención, se ilustra en los dibujos modalidades ejemplares de diversos aspectos de la invención; sin embargo, la invención no se limita a los métodos e instrumentalidades especificas aqui descritos. En los dibujos: La Figura 1 es un diagrama de un sistema de medición ejemplar; La Figura 2 se expande sobre un diagrama de la Figura ? e ilustra un sistema de medición ejemplar, con mayor detalle; La Figura 3A es un diagrama de bloques que ilustra un colector ejemplar; La Figura 3B es un- diagrama de bloques que ilustra un medidor ejemplar; La Figura 4 es un diagrama de una sub-red ejemplar de una¦ red inalámbrica para recolectar datos de dispositivos remotos; La Figura 5 es un diagrama de red que ilustra un ambiente de red ejemplar en donde pueden practicarse diversas modalidades ; La Figura 6 es un diagrama de flujo de proceso que ilustra un método ejemplar para operar la red de la Figura 5, de acuerdo con una modalidad; La Figura 7 es un diagrama de flujo de proceso que ilustra otro método ejemplar para operar la red de la Figura 5, de acuerdo con otra modalidad; y La Figura 8 es un diagrama de flujo de proceso que ilustra todavía otro método ejemplar para operar la red de la Figura 5, de acuerdo con todavía otra modalidad.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE MODALIDADES ILUSTRATIVAS Sistemas y métodos ejemplares para recolectar datos de medidor, se describen a continuación con referencia a las Figuras 1-8. Se apreciará por aquellos con destreza ordinaria en la técnica que la descripción dada aquí con respecto a esas figuras, es para propósitos ejemplares solamente y no se pretende en forma alguna que limite el alcance de modalidades potenciales.

En general, una pluralidad de dispositivos medidores, que operan para dar seguimiento al uso de un servicio o producto de consumo tal como por ejemplo, electricidad, agua y gas, son operables para comunicarse en forma inalámbrica. Se proporcionan uno o más dispositivos, aquí referidos como "colectores", que "recolectan" datos transmitidos por los otros dispositivos medidores de manera tal que se puede tener acceso por otros sistemas de computadora. Estos recolectores reciben y compilan datos de medición de una pluralidad de dispositivos de medición mediante comunicaciones inalámbricas. Un servidor de recolección de datos puede comunicarse con los recolectores para recibir los datos de medidor compilados.

La Figura 1 proporciona un diagrama de un sistema de medición ejemplar 110. El sistema 110 comprende una pluralidad de medidores 114, que se operan para detectar y registrar consumo o uso de un servicio o producto de consumo tal como por ejemplo, electricidad, agua o gas. Los medidores 114 pueden ubicarse en las instalaciones del cliente, tal como por ejemplo, en una casa o sitio de negocios. Los medidores 114 comprenden circuitos para medir el consumo del servicio o producto de consumo que se consume en sus sitios respectivos y para generar datos que reflejen el consumo, asi como otros datos relacionados. Los medidores 114 también pueden comprender circuitos para transmitir en forma inalámbrica datos generados por el medidor a un sitio remoto. Los medidores 114 además pueden comprender circuitos para recibir datos, comandos o instrucciones en forma inalámbrica por igual. Medidores que son operables tanto para recibir como para transmitir datos, pueden ser referidos como medidores "bi-direccionales"' o "de dos vías", mientras que los medidores que solo son capaces de transmitir datos pueden ser referidos como medidores de "solo transmisión" o "de una vía". En los medidores bi-direccionales, los circuitos para transmitir y recibir pueden comprender un transceptor. En una modalidad ilustrativa, los medidores 114 pueden ser por ejemplo, medidores de electricidad, fabricados por Elster Electricity, LLC y comercializados bajo la marca REX.

El sistema 110 además comprende recolectores 116. En una modalidad, los recolectores 116 también son medidores operables para detectar y registrar el uso de un servicio o producto de consumo tal como por ejemplo, electricidad, agua o gas. Además, los recolectores 116 son operables para enviar¦ datos y recibir datos de los medidores 114. De esta manera, como los medidores 114, los ;recolectores 116 pueden comprender tanto circuitos para medir el consumo de un servicio o producto de consumo, como para generar datos que reflejan el consumo y circuitos para transmitir y recibir datos. En una modalidad, el recolector 116 y los medidores 114 se comunican con y entre si utilizando cualesquiera de varias técnicas inalámbricas, tales como por ejemplo espectro disperso con salto de frecuencia (FHSS) y espectro disperso de secuencia directa (DSSS = Direct Sequence Spread Spectrum) .

Un recolector 116 y los medidores 114 con los cuales : se comunica, definen una sub-red/LAN 120 del sistema 110. Como se emplean aqui, los medidores 114 y los recolectores 116 pueden ser referidos como "nodos" en la sub- red 120. En cada sub-red/LAN 120, cada medidor transmite datos relacionados al consumo del producto de consumo que se mide en la ubicación del medidor. El recolector 116 recibe los datos transmitidos por cada medidor 114, efectivamente "recolectándolos", y después transmite periódicamente los datos de todos los medidores en la sub-red/LAN 120 a un servidor de recolección de datos 206. El servidor de recolección de datos 206 almacena los datos para análisis y preparación de facturas, por ejemplo. El servidor de recolección de datos 206 puede ser un sistema de cómputo de propósitos generales programado especialmente y puede comunicarse con recolectores 116 mediante una red 112. La red 112 puede comprender cualquier forma de red, incluyendo una red inalámbrica o una red de cableado fijo, tal como una red de área local (LAN), una red de área amplia, Internet, una intranet, una red de telefonía, tal como la red de telefonía conmutada pública (PSTN) , un red de radio de Espectro Disperso con Salto de Frecuencia (FHSS) , una red de malla, 'una red Wi-Fi (802.11), una red Wi-Max (802.16), una red de línea terrestre (POTS) , o cualquier combinación de las anteriores .

Con referencia ahora a la Figura 2, se muestran adicionales detalles del sistema de medición 110. Típicamente, el sistema operará por una compañía de servicios públicos o una compañía que proporciona servicios de tecnología de información a una compañía de servicios públicos. Como se muestra, el sistema 110 comprende un servidor para manejo de red 202, un sistema de manejo o gestión de red (NMS = Network Management System) 204 y el servidor de recolección de datos 206 que en conjunto manejan una o más sub-redes/LANs 120 y sus nodos constituyentes. El NMS 204 da seguimiento a cambios en el estado de la red, tales como registro/baja de registro de nuevos nodos con el sistema 110, cambio de rutas de comunicación de nodos, etc. Esta información se recolecta para cada sub-red/LAN 120 y se detecta y envía al servidor para gestión o manejo de red 202 y el servidor de recolección de datos 206.

A cada uno de los medidores 114 y recolectores 116 se le asigna un identificador (LAN ID) que identifica en forma única ese medidor o recolector o su sub-red/LAN 120. En esta modalidad, la comunicación entre nodos (es decir, los recolectores y medidores) y el sistema 110 se logra utilizando LAN ID. Sin embargo, 'es preferible que los operadores de un servicio público consulten y se comuniquen con los nodos utilizando sus propios identificadores . Para este objetivo, un archivo de matrimonio 208 puede emplearse para correlacionar el identificador de servicios públicos para un nodo (por ejemplo, un número de serie de servicios públicos) tanto con el número de serie del fabricante (es decir, un número de serie asignado ¦ por el fabricante del medidor) como la LAN ID para cada nodo en la sub-red/LAN 120. De esta manera, el servicio público puede ser referido a los medidores y recolectores por el identificador de servicios públicos, mientras que el sistema puede emplear la LAN ID para el propósito de designar medidores particulares durante comunicaciones del sistema.

Una base de datos para configuración de dispositivo 210 almacena información de configuración respecto a los nodos. Por ejemplo, en el sistema de medición 200, la base de datos de configuración de dispositivo puede incluir datos respecto a puntos de conmutación para tiempo de uso (TOU) , etc. para los medidores 114 y recolectores 116 que comunican en el sistema 110. Una base de datos de requerimientos para recolección de datos 212 contiene información respecto a los datos a recolectar en una base por nodo. Por ejemplo, un servicio público puede especificar que los datos de medición tales como perfil de carga, demanda, TOU, etc. , se recolecten de uno o varios medidores particulares 114a. Los reportes 214 que contienen información de la configuración de red, pueden generarse en forma automática o de acuerdo con una solicitud de servicio público.

El sistema de gestión de red (NMS) 204 mantiene una base de datos que describe el estado actual del sistema de red fija global (estado de red actual 220) y una base de datos que describe el estado histórico del sistema (estado histórico de red 222) . El estado de red actual 220 contiene datos ¦ respecto a asignaciones actuales de medidor-a- recolector, etc., para cada sub-red/LAN 120. El estado de histórico red 222 es una base de datos de la cual el estado de la red en un punto particular en el pasado puede ser reconstruido. El NMS 204 es responsable entre otras cosas, por proporcionar reportes 214 respecto al estado de la red. Se puede tener acceso al NMS 204 mediante un API 220 expuesto a una interfase de usuario 216 y un Sistema de Información de Cliente (CIS) 218. Otras interfases externas también pueden ser implementadas . Además, los requerimientos de recolección de datos almacenados en la base de datos 212 pueden ajustarse mediante la interfase de usuario 216 o CIS 218.

El servidor de recolección de datos 206, recolecta datos de los nodos (por ejemplo, recolectores 116) y almacena los datos en una base de datos 224. Los datos incluyen información de medición, tal como consumo de energía y pueden emplearse para propósitos de facturación, etc. , por un proveedor de . servicios públicos.

El servidor de sección de red 202, el sistema de gestión o manejo de red 204 y el servidor de recolección de datos 206 se comunican con los nodos en cada sub-red/LAN 120 por la red 110.

La Figura 3A es un diagrama de bloques que ilustra adicionales detalles de una modalidad de un recolector 116. Aunque ciertos componentes se designan y discuten con referencia a la Figura 3A, habrá de apreciarse que la invención no se limita a estos componentes. De hecho, diversos otros componentes típicamente encontrados en un medidor electrónico pueden ser parte de un recolector 116, pero no se han visto en la Figura 3A por propósitos de claridad y brevedad. También, la invención puede utilizar otros componentes para lograr la operación del recolector 116. Los componentes que se muestran y la funcionalidad descrita para el recolector 116 se proporcionan como ejemplos, y no se pretenden exclusivos de otros componentes u otra funcionalidad.

Como se muestra en la Figura 3A, el recolector 116 puede comprender circuitos de medición 304, que realizan medición de consumo de un servicio o producto de consumo y un procesador 305 que controla la operación total de las funciones de medición del recolector 116. El recolector 116 además puede comprender un exhibidor 310 para mostrar información tal como cantidades medidas y estado de medidor y una memoria 312 para almacenar datos. El recolector 116 además¦ comprende circuitos de comunicaciones LAN inalámbricos 306 para comunicar en forma inalámbrica con los medidores 114 en una sub-red/LAN y una interfase de red 308 para comunicación sobre la red 112.

En una modalidad, los circuitos de medición 304, el procesador 305, exhibidor 310 y memoria 312 se implementan utilizando un medidor A3 ALPHA de Elster Electricity, Inc. En esta modalidad, los circuitos de comunicaciones LAN inalámbricos 306 pueden ser implementados por un LAN Option Board (e.g., radio de dos vías de 900 MHz) instalado dentro del medidor A3 ALPHA, y la interfase de red 308 puede implementarse por un WAN Option Board (e.g., un modem de teléfono) también instalado dentro del medidor A3 ALPHA. En esta modalidad, el WAN Option Board 308 dirige mensajes de la red 112 (por la compuerta de interfase 302) a cualquiera del procesador medidor 305 o el LAN Option Board 306. El LAN Option -Board 306 puede utilizar un transceptor (no mostrado), por ejemplo un radio de 900 MHz, para comunicar datos a medidores 114. También, el LAN Option Board 306 puede tener suficiente memoria para almacenar datos recibidos de los medidores 114. Estos datos pueden incluir, pero no están limitados a lo siguiente: actuales datos de facturación (por ejemplo, los valores presentes almacenados y exhibidos por los medidores 114), datos periódicos; de facturación previa, datos de temporada previa, y datos de perfil de carga.

LAN Option Board 306 puede ser capaz de sincronizar su tiempo a un reloj de tiempo real (no mostrado) en el medidor A3 ALPHA, de esta manera sincronizando el tiempo de referencia LAN al tiempo en el medidor. . El procesamiento necesario para llevar a cabo la funcionalidad de comunicación y la recolección y almacenamiento de datos de medición del recolector 116 pueden manejarse por el procesador 305 y/o procesadores adicionales (no mostrados) en él LAN Option Board 306 y el WAN Option Board 308.

La responsabilidad de un recolector 116 es amplia y variada. En general, el recolector 116 es responsable para manejar, procesar y dirigir datos comunicados entre el recolector y la red 112 y entre el recolector y los medidores 114. El recolector 116 puede leer en forma continua o intermite los datos actuales de los medidores 114 y almacenar los datos en una base de datos (no mostrada) en el recolector 116. Estos datos actuales pueden incluir pero no están limitados al uso total de kWh, el uso ' de kWh de Tiempo-De-Uso (TOU) , demanda pico de kW, y otras mediciones de consumo de energía e información de estado. El recolector 116 también puede leer y almacenar previos datos de facturación y temporada previa de medidores 114 y almacenar los datos en una base de datos en el recolector 116. La base de datos puede ser implementada como una o más tablas de datos dentro del recolector 116.

La Figura 3B es un diagrama de bloques de una modalidad ejemplar de un medidor 114 que puede operar en el sistema 110 de las Figuras 1 y 2. Como se muestra, el medidor 114 comprende circuitos de medición 304' para medir la cantidad de un servicio o producto de consumo, un procesador 305' que controla las funciones totales del medidor, un exhibidor 310' para mostrar datos de medidor e información de estado, y una memoria 312' para almacenar datos y programar instrucciones. .El medidor 114 además comprende circuitos de comunicaciones inalámbricas 306' para transmitir y recibir datos a/de> otros medidores 114 o un recolector 116.

De nuevo con referencia a la Figura 1, en la modalidad ejemplar ilustrada, un recolector 116 que se comunica directamente con solo un sub-conjunto de una pluralidad de medidores 114 en sus sub-red/LAN particular. Los medidores 114 con los cuales el recolector 116 se comunica directamente, pueden ser referidos como medidores de "nivel uno" 114a. Los medidores de nivel uno 114a se dice que están a un "salto" del recolector 116. Las comunicaciones entre el recolector 116 y los medidores 114 diferentes a medidores de nivel uno · 114a se retransmiten a través de los medidores de nivel uno 114a. De esta manera, los medidores de nivel uno 114a operan como repetidoras para comunicaciones entre los recolectores 116 y medidores 114 ubicados más alejados en la sub-red 120.

Cada medidor de nivel uno 114a típicamente solo estará en un intervalo para comunicarse directamente con solo un sub-conjunto de los medidores restantes 114 en la sub-red 120. Los medidores 114 con los cuales los medidores nivel uno 114a se comunican directamente, pueden ser referidos como medidores en nivel dos 114b. Medidores de nivel dos 114b están a un "salto" de los medidores de nivel uno 114a, y por lo tanto dos "saltos" del recolector 116. Medidores de nivel dos 114b operan como repetidoras para comunicaciones entre los medidores de nivel uno 114a y los medidores 114 ubicados más alejados del recolector 116 en la sub-red 120.

Mientras que solo se muestran tres niveles de medidores (recolector 116, primer nivel 114a, segundo nivel 114b) en la Figura 1, una sub-red 120 puede comprender cualquier cantidad de niveles de medidores 114. Por ejemplo, una sub-red 120 puede comprender un nivel de medidores pero también puede comprender ocho o más niveles de medidores 114. En una ' modalidad en donde una sub-red comprende ocho niveles de medidores 114, tantos como 1024 medidores pueden registrarse con un solo recolector 116.

Como se mencionó anteriormente, cada medidor 114 y recolector 116 que se instalan en el sistema 110 tiene un identificador único (LAN ID) ahí almacenado, que identifica en forma única el dispositivo de todos los otros dispositivos en el sistema 110. En forma adicional, los medidores 114 que operan en una sub-red 120 comprenden- información incluyendo lo siguiente: datos que identifican al recolector con el cual se registra el medidor; el nivel en la sub-red en el cual se ubica él medidor; el medidor repetidor en el nivel previo con el cual se comunica el medidor, para enviar y recibir datos a/del recolector; un identificador que indica si el medidor es una repetidora para otros nodos en la sub-red; y si el medidor opera como una repetidora, el identificador que identifica en forma única la repetidora dentro de la sub-red particular y el número de medidores para los cuales es una repetidora. Los recolectores 116 tienen almacenados todos estos mismos datos para todos los medidores 114 que se registran ahi. De esta manera, el recolector 116 comprende datos que identifican a todos los nodos registrados con él, asi como datos que identifican la ruta registrada por la cual los datos se comunican desde el recolector a cada nodo. Cada medidor 114 por lo tanto tiene una ruta de comunicaciones designada al recolector que es ya una ruta directa (por ejemplo, todos los nodos de nivel uno) o una ruta indirecta a través de uno o más nodos intermedios que sirven como repetidoras .

La información se transmite en esta modalidad en la forma de paquetes. Para la mayoría de las tareas de red, tales como por ejemplo, datos de lectura de medidor, el recolector 116 se comunica con medidores 114 en la sub-red 120 utilizando transmisiones de punto-a-punto. Por ejemplo, un mensaje o instrucción del recolector 116 se dirige a través del conjunto designado de repetidoras al medidor deseado 114. Similarmente, un medidor 114 se comunica con el recolector 116 a través del mismo conjunto de repetidoras, pero a la inversa.

En algunos casos, sin embargo, el recolector 116 puede requerir comunicar rápidamente información a todos los medios 114 ubicados en su sub-red 120. De acuerdo con esto, el recolector 116 puede enviar un mensaje de difusión que se envía para llegar a todos los nodos en la sub-red 120. El mensaje de difusión puede referirse como un "mensaje de difusión de inundación". Una difusión o aviso de inundación se origina en el recolector 116 y se propaga a través de toda la sub-red 120 un nivel a la vez. Por ejemplo, el recolector 116 puede transmitir una difusión de. inundación a todos los medidores de primer nivel 114a. Los medidores de primer nivel 114a que reciben el mensaje recogen una ranura de tiempo al azar y retransmiten el mensaje de difusión a los medidores de segundo nivel 114b. Cualquier medidor de segundo nivel 114b puede aceptar la difusión, de esta manera proporcionando mejor cobertura del recolector a los medidores de punto extremo. Similarmente, los medidores de segundo nivel 114b que reciben el mensaje de difusión recogen una ranura de tiempo al azar y comunican el mensaje de difusión a medidores de tercer nivel. Este proceso continua hasta los nodos de extremo de la sub-red. De esta manera, un mensaje de difusión se propaga gradualmente hacia afuera desde el recolector a los nodos de la sub-red 120.

El cabezal de paquetes de transmisión/noticias de inundación contiene información para evitar que los nodos repitan el paquete de transmisión de inundación más de una vez por nivel. Por ejemplo, dentro de un mensaje de transmisión de inundación, puede existir un campo que indique a los medidores/nodos que reciben el mensaje, el nivel de la subred en que se ubica el mensaje; solo nodos en ese nivel particular pueden volver a difundir el mensaje al siguiente nivel. Si el recolector difunde un mensaje de información con un nivel de 1, solo los nodos de nivel 1 pueden responder. Antes de volver a difundir el mensaje de inundación, los nodos de nivel 1 incrementa el campo a 2, de manera tal que solo los nodos de nivel 2 responden a la difusión. Información dentro del cabezal de paquetes de difusión de inundación asegura que una difusión de inundación eventualmente acabará.

En general, un recolector 116 emite varias veces una difusión de inundación, por ejemplo cinco veces, sucesivamente para incrementar la probabilidad de que todos los medidores en la subred. 120 reciban la difusión. Un retrasó se introduce antes de cada nueva difusión, para permitir tiempo al paquete de difusión previo en propagarse a través de todos los niveles de la subred.

Los medidores 114 pueden · tener ahí formado un reloj. Sin embargo, los medidores 114 a menudo se someten a interrupciones de energía que pueden interferir con la operación de cualquier reloj ahí. De acuerdo con esto, no pueden recurrir los relojes internos a los medidores 114 para proporcionar una lectura de tiempo exacta o precisa. Tener el tiempo correcto es necesario sin embargo, cuando la medición de tiempo de usos se emplea. Sin duda, en una modalidad, datos de programa de tiempo de uso también pueden ser comprendidos en el mismo mensaje de difusión que el tiempo. De acuerdo con esto, el recolector 116 periódicamente difunde inundación de tiempo real a los medidores 114 en la subred 120. Los medidores 114 utilizan las difusiones de tiempo para permanecer sincronizados con el resto de la subred 120. En una modalidad ilustrativa, el recolector 116 difunde el tiempo ' cada 15 minutos. Las difusiones pueden hacerse cerca de la mitad de fronteras de reloj de 15 minutos que se utilizan para realizar programas de perfilado de carga y tiempo de uso (TOU) , para reducir al mínimo los cambios del tiempo ' cerca de estas fronteras. El mantener sincronización de tiempo es importante en la orientación adecuada de la subred 120. De acuerdo con esto, menores tareas de prioridad realizadas por el recolector 116 pueden ser retrasadas mientras que se realizan las difusiones de tiempo.

En una modalidad ilustrativa, las difusiones de inundación que transmiten datos de tiempo pueden ser repetidas, como por ejemplo cinco veces, para incrementar la probabilidad de que todos los nodos reciban el tiempo. Además, cuando los datos de programa de tiempo de uso se comunican en la misma transmisión que los datos ¦ de sincronización, las transmisiones de tiempo subsecuentes permiten que una pieza diferente de programa de tiempo de uso sea transmitida a los nodos.

Mensajes de excepción se utilizan en la subred 120 para transmitir eventos inesperados que ocurren en los medidores 114 al recolector 116. En una modalidad, los primeros 4 segundos de cada periodo de 32 segundos, se asignan como una ventana de excepción para que los medidores 114 transmitan mensajes de excepción. Los medidores 114 transmiten sus mensajes de excepción lo suficientemente temprano en la ventana de excepción, de manera tal que el mensaje tenga tiempo para propagarse ;al recolector 116 antes del fin de la -ventana de excepción. El recolector 116 puede procesar las excepciones después de la ventana de excepción de 4 segundos. En general, un recolector 116 acusa recibo a mensajes de excepción, y el recolector 116 espera hasta el final de la ventana de excepción para enviar este acuse de recibo.' En una modalidad ilustrativa, los mensajes de excepción se configuran como uno de tres tipos diferentes de mensajes de excepción: excepciones locales, que se manejan directamente por el recolector 116 sin intervención del servidor de recolección de datos 206; una excepción inmediata, que en general se retransmite al servidor de recolección de datos 206 bajo un programa expedito o abreviado; y una excepción diaria, que se comunican al servidor de comunicaciones 122 en un programa regular.

; Las excepciones se procesan como sigue. Cuando se recibe una excepción en el recolector 116, el recolector 116 identifica el tipo de excepción que se ha recibido. Si se ha recibido una excepción local, el recolector 116 toma una acción para remediar el problema. Por ejemplo, cuando el recolector 116 recibe una excepción que pide "solicitud de exploración de nodo" tal como se discute a continuación, el recolector 116 transmite un comando para iniciar un procedimiento de exploración al medidor 114 del cual se recibió la excepción.

Si se ha recibido un tipo de excepción inmediata, el recolector 116 hace un registro de la excepción. Una excepción inmediata puede identificar por ejemplo que ha habido una interrupción de energía. El recolector 116 puede registrar la recepción de la excepción en una o más tablas o archivos. En un ejemplo ilustrativo, un registro de recepción de una excepción inmediata se hace en una tabla referida como la "Tabla de Registro de Excepción Inmediata". El recolector 116 espera entonces un periodo de tiempo establecido antes de tomar mayor acción con respecto a la excepción inmediata. Por ejemplo, el recolector 116 puede esperar 64 segundos. Este periodo de retardo permite que la excepción se corrija antes de comunicar la excepción al servidor de recolección de datos 206. Por ejemplo, cuando una interrupción de energía fue la causa de la excepción inmediata, el -recolector 116 puede esperar un periodo de tiempo determinado para permitir recibir un mensaje que indica que se corrigió la interrupción de energía.

Si la excepción no se ha corregido, el recolector 116 comunica la excepción inmediata al servidor de recolección de datos 206. Por ejemplo, el recolector 116 puede iniciar una conexión de marcado con el servidor de recolección de datos 206 y descargar los datos de excepción. Después de reportar una excepción inmediata al servidor de recolección de datos 206, el recolector 116 puede retardar el reporte de cualesquiera excepciones inmediatas adicionales por un periodo de tiempo tal como diez minutos. Esto es para evitar que se reporten excepciones de otros medidores 114 que se relacionan con, o tienen la misma causa que la excepción que recién se reportó.

Si se recibió una excepción diaria, la excepción se registra en un archivo o una tabla de base de datos. En general, las excepciones diarias son ocurrencias en la subred 120 que requieren ser reportadas al servidor de recolección de datos 206, pero no son tan urgentes que requieran ser comunicadas en forma inmediata. Por ejemplo, cuando el recolector 116 registra un nuevo medidor 114 en la subred 120, el recolector 116 registra una excepción diaria que identifica que el registro se ha llevado a cabo. En una modalidad ilustrativa, la excepción se registra en una tabla de base de datos referida como la "Tabla de Registro de Excepciones Diarias". El recolector 116 comunica las excepciones diarias al servidor de recolección de datos 206. En general, el recolector 116 comunica las excepciones diarias una vez cada 24 horas.

En la presente modalidad,- un recolector asigna rutas de comunicaciones designadas a medidores con capacidad de comunicación bi-direccional, y puede cambiar las rutas de comunicación para medidores previamente registrados si lo garantizan las condiciones. Por ejemplo, cuando un recolector 116 inicialmente se lleva al sistema 110, requiere identificar y registrar medidores en su subred 120. Una "exploración de nodos" se refiere a un proceso de comunicación entre un recolector 116 y los medidores 114 con lo que el recolector puede identificar y registrar nuevos nodos en una subred 120 y permitir' que nodos previamente registrados conmuten rutas. Un recolector 116 puede implementar una exploración de nodos en toda la subred, referida como' una "exploración de nodos completa" o una exploración de nodos puede realizarse' en nodos especialmente identificados, referido como un "reintento de exploración de nodos " .

Puede realizarse una exploración completa de nodos, por ejemplo cuando un recolector primero se instala. El recolector 116 debe identificar y registrar nodos de los cuales recolectará datos de uso. El recolector 116 inicia una exploración de nodos al difundir una solicitud, que puede ser referida como una solicitud de Procedimiento de Exploración de Nodos. En general, la solicitud del Procedimiento de Exploración de Nodos dirige que todos los medidores no registrados 114 o los nodos que reciben la solicitud respondan al recolector 116. La solicitud puede comprender información tal como la dirección única del recolector que inició el procedimiento. La señal por la cual el recolector 116 transmite esta solicitud puede tener fuerza limitada, y por lo tanto se detecta solo en los medidores 114 que están en la proximidad del recolector 116. Los medidores 114 que reciben la solicitud del Procedimiento de Exploración de Nodos, responden al transmitir su identificador único asi como otros datos.

Para cada medidor del cual el recolector recibe una respuesta a la solicitud del Procedimiento de Exploración de Nodos, el recolector intenta calificar la ruta de comunicaciones a ese medidor antes de registrar el medidor con el recolector. Esto es, antes de registrar un medidor, el recolector 116 intenta determinar si las comunicaciones de datos con el medidor serán suficientemente confiables. En una modalidad, el recolector 116 determina si la ruta de comunicaciones a un medidor de respuesta es suficientemente confiable al comparar un valor de Indicación de Fuerza de Señal Recibida (RSSI = Received Signal Strength Indication) (es decir, una medición de la fuerza de señal de radio recibida) que se mide con respecto a la respuesta recibida del medidor a un valor umbral selecto. Por ejemplo, el valor umbral : puede ser -60 dBm. Valores RSSI sobre este umbral serán considerados suficientemente confiables. En otra modalidad, se realiza calificación al transmitir un número predeterminado de paquetes adicionales al medidor, tales como diez paquetes, y contar el número de acuses de recibo que se obtienen de regreso al medidor. Si el número de acuses de recibo ' obtenidos es mayor que o igual a un umbral selecto (por ejemplo, 8 de 10), entonces la ruta se considera confiable. En otras modalidades, puede emplearse una combinación de dos técnicas de calificación.

Si un umbral de calificación no se cumple, el recolector 116 puede agregar una entrada para el medidor a una "Tabla de Rezagado". La entrada incluye la LAN ID del medidor, su calificación (por ejemplo, 5 de 10; o su valor RSSI) , su nivel (en este caso ni el uno) y la ID única de su precursor (en este caso la ID del recolector) .

Si el umbral de calificación se cumple o excede, el recolector 116 registra el nodo. El registrar un medidor 114 comprende actualizar una lista de los nodos registrados en el recolector 116. Por ejemplo, la lista puede ser actualizada para distinguir el ident ificador único a lo ancho del sistema del medidor, y la ruta de comunicación al nodo. El recolector 116 también registra el nivel del medidor en la subred (es decir si el medidor es un nodo nivel uno, nodo nivel dos, etc.), si el nodo opera como una repetidora y de ser asi, el número ;de medidores para los cuales opera como repetidora. El proceso de registro además comprende transmitir información de registro al medidor 114. Por ejemplo, el recolector 116 envía al medidor 114 una indicación que está registrado, el identificador único del recolector con el cual se registra, el nivel en el que el medidor existe en la subred, y el identificador único de su medidor precursor que servirá como una repetidora para mensajes que el medidor puede enviar al recolector. En el caso de un nodo de nivel uno, el precursor es el propio recolector. El medidor almacena estos datos y empieza a operar como parte de la subred al responder a comandos de su recolector 116.

La calificación y registro continúan por cada medidor que responde a la Solicitud del Procedimiento de Exploración de Nodos Inicial del recolector. El recolector 116 puede volver a difundir el Procedimiento de Exploración de Nodos veces adicionales para asegurar que todos los medidores 114 que puedan recibir . el Procedimiento de Exploración de Nodos tengan una oportunidad para que su respuesta se reciba y el medidor se califiquen como un nodo de nivel uno en el recolector 116.

El proceso de exploración de nodos continúa entonces al realizar un proceso similar que el descrito anteriormente en cada uno de los nodos nivel uno ahora registrados. Este proceso resulta en la identificación y registro de nodos nivel dos. Después de que los nodos nivel dos se' identifican, se realiza un proceso de Exploración de Nodos similar en los nodos nivel dos para identificar los nodos nivel tres y así en adelante.

Específicamente, para identificar y registrar medidores que serán medidores nivel dos, por cada medidor nivel uno, en sucesión, el recolector 116 transmite un comandó al medidor nivel uno, que puede ser referido como un comando de "Iniciar Procedimiento de- Exploración de Nodos". Este comando instruye al medidor de nivel uno, que realice su propio proceso de exploración de- nodos.- La solicitud comprende varios ítems de datos que el medidor receptor puede utilizar para completar la exploración de nodos. Por ejemplo, la solicitud puede comprende el número de ranuras de tiempo disponibles para los nodos que responden, la dirección única de recolector que inicia la solicitud y una medida de la conflabilidad de las comunicaciones entre el nodo objetivo y el recolector. Como se describe a continuación, la medida de la conflabilidad puede emplearse durante un proceso para identificar rutas más confiables para nodos previamente registrados .

El medidor que recibe la Solicitud de Inicia Respuesta de Exploración de Nodos, responde al realizar un proceso de Exploración de Nodos similar al descrito anteriormente. En forma más especifica, el medidor difunde una solicitud a la cual pueden responder todos los nodos no registrados. La solicitud comprende el número · de ranuras de tiempo ' disponibles para los nodos que responden (que se utilizan para ajustar el periodo para que el nodo espere respuestas) , la dirección única del recolector que inicia el procedimiento de exploración de nodos, una medida de la conflabilidad de las comunicaciones entre el modo remitente y el recolector (que puede emplearse en el proceso de determinar si una ruta de medidor puede ser conmutada como se describe á continuación) , el nivel dentro de la subred del nodo que envía la solicitud y un umbral RSSI (que también puede -emplearse en el proceso para determinar si puede conmutarse una ruta de medidor registrado) . El medidor que emite la solicitud de exploración de nodos espera entonces y recibe ; respuestas de nodos no registrados. Por cada respuesta, el medidor almacena en memoria el identificador único del medidor de respuesta. Esta información después se transmite al recolector.

Para cada medidor no registrado que responde a la exploración de nodos emitida por el medidor nivel uno, el recolector intenta de nuevo determinar la conflabilidad de la ruta dé comunicaciones a ese medidor. En una modalidad, el recolector envía un comando "Califica Procedimiento de Nodos", al nodo nivel uno que instruye al nodo nivel uno el transmitir un número predeterminado de paquetes adicionales al nodo nivel dos potencial y registrar el número de acuses de recibo obtenidos de regreso del nodo nivel dos potencial . Esta calificación (por ejemplo, 8 a 10) se transmite entonces de regreso al recolector, que de nuevo compara la calificación con un umbral de calificación. En otras modalidades, otras medidas de la conflabilidad de comunicaciones pueden proporcionarse, tales como un valor RSSI .

Si el umbral de calificación no se cumple, entonces el recolector agrega una entrada para el nodo en la Tabla de Rezagado, como se discutió anteriormente. Sin embargo, si ya hay una entrada en la Tabla de Rezagado para el nodo, el recolector actualizará esa entrada solo si la calificación para este procedimiento de Exploración de Nodos es mejor que la calificación registrada de la Exploración de Nodos previa que resultó en una entrada para el nodo.

Si el umbral de calificación se cumple o excede, el recolector 116 registra el nodo. De nuevo, registrar un medidor 114 a nivel dos comprende actualizar una lista de los nodos registrados en el recolector 116. Por ejemplo, la lista puede ser actualizada para distinguir el identificador único del medidor y el nivel del medidor en la sub-red. En forma adicional, la información de registro del recolector 116 se actualiza para reflejar que el ;medidor 114 del cual el proceso de exploración se inició, se identifica como una repetidora (o precursor) para el nodo recientemente registrado. El proceso de registro comprende adicionalmente el transmitir información al medidor recientemente registrado asi como el medidor que servirá como una repetidora para el nodo recientemente agregado. Por ejemplo, el nodo que expidió la solicitud de respuesta de .Exploración de Nodos se actualiza para identificar que opera como una repetidora y si se registró previamente como una repetidora, incrementa un item de datos que identifica el número de nodos para el cual sirve como una repetidora. Posteriormente, el recolector 116 envía al medidor recientemente registrado, una indicación de que está registrado, una identificación del recolector 116 con la cual se 'registra, el nivel en el que existe el medidor en la sub-red, y el identificador único del nodo que servirá como su precursor o repetidora, cuando se comunica con el recolector 116.

El recolector realiza entonces el mismo procedimiento de calificación para cada otro nodo de nivel dos potencial que responde a la solicitud de Exploración del Nodo nivel uno. Una vez que ese procesa o se completa para el primer nodo de nivel uno, el recolector inicia el mismo procedimiento en cada otro nodo nivel uno, hasta que el proceso de calificar y registrar nodos de nivel dos se ha completado en cada nodo de nivel uno. Una vez que el procedimiento de exploración de nodos se ha realizado por cada nodo de nivel uno, resultando en una cantidad de nodos nivel dos registrados con el recolector, el recolector entonces enviará el comando Inicia Respuesta de Exploración de Nodos a cada nodo nivel dos, a su vez. Cada nodo nivel dos entonces realizará el mismo procedimiento de exploración de nodos que se realizó por los nodos nivel uno, resultando potencialmente en el registro de un número de nodos nivel tres. El proceso después se realiza en¦ cada nodo sucesivo, hasta que un número máximo de niveles se alcanza (por ejem lo, siete niveles) o no quedan nodos sin registrar en la sub-red.

Se apreciará que en la presente modalidad, durante el proceso de calificación para un nodo determinado en un nivel determinado, el recolector califica solo el último "salto". Por ejemplo, si un nodo no registrado responde a una solicitud de Exploración de Nodos de un nodo nivel cuatro, y por lo tanto se vuelve un nodo nivel cinco potencial, la calificación o los puntos para ese nodo se basa en la conflabilidad de comunicaciones entre el nodo nivel cuatro y el nodo nivel cinco potencial (es decir, paquetes transmitidos por el nodo nivel cuatro contra acuse de recibo obtenidos del nodo nivel cinco potencial), no basado en ninguna medida de la conflabilidad de las comunicaciones sobre toda la ruta desde el recolector al nodo nivel cinco potencial. En otras modalidades, por supuesto, la calificación se puede basar en la ruta de comunicación completa.

En algún punto, cada medidor tendrá una ruta de comunicación establecida al recolector que será ya una ruta directa (es decir, nodos nivel uno) o una ruta indirecta a través de uno o más nodos intermedios que sirven como repetidoras. Si durante operación de la red, un medidor registrado de esta manera falla en desempeñarse adecuadamente, se le puede asignar una ruta diferente o posiblemente a un diferente recolector como se describe a continuación .

Como se mencionó previamente, una exploración completa de nodos se puede realizar cuando el recolector 116 primero se introduce a una red. Al concluir la completa exploración de nodos, un recolector 116 habrá registrado un conjunto de medidores 114 con los cuales se comunica y lee datos de medición. Completas exploraciones de nodos pueden realizarse periódicamente por un recolector instalado para identificar nuevos medidores 114 que se han puesto en linea desde la última exploración de nodos y para permitir que medidores registrados cambien a una ruta diferente.

Además de la exploración completa de nodos, el recolector 116 también puede realizar un proceso de explorar medidores específicos 114 en la sub-red 120, que se refiere como "reintento de exploración de nodos". Por ejemplo, el recolector 116 puede emitir una solicitud específica a un medidor 114 para realizar una exploración de nodos fuera de una exploración de nodos completa, cuando en un intento previo por explorar el nodo, el recolector 116 fue incapaz de confirmar que el medidor particular 114 recibiera la solicitud de exploración de nodos. También, un recolector 116 puede solicitar un reintento de exploración de nodos de un medidor 114 cuando durante el curso de una exploración completa de nodos, el recolector 116 fue incapaz de leer los datos de exploración de nodos del medidor 114. De manera similar, un reintento de exploración de nodos se realizará cuando un procedimiento de excepción que solicita una exploración de nodos inmediata, se recibe de un medidor 114.

El sistema 110 también se reconfigura automáticamente para acomodar a un nuevo medidor 114 que puede agregarse. En forma más particular, el sistema identifica que el nuevo medidor ha empezado a operar e identifica una ruta a un recolector 116 que será responsable por recolectar los datos de medición. Específicamente, el nuevo medidor difundirá una indicación de que no está registrado. En una modalidad, esta difusión puede por ejemplo, estar incrustada en o retransmitida como parte de una solicitud para una actualización de tiempo real como se describe anteriormente. La difusión se recibirá en uno de los medidores registrados 114 en proximidad con el medidor que intenta registrar. El medidor registrado 114 envía el tiempo al medidor que intenta registrar. El nodo registrado también transmite una solicitud de excepción a su recolector 116 solicitando que el recolector 116 implemente una exploración de nodos, que supuestamente ubicará y registrará el nuevo medidor. El recolector 116· transmite entonces una solicitud de que el nodo registrado realiza una exploración de nodos. El nodo registrado realizará la exploración de nodos, durante la cual solicita que respondan todos los nodos no registrados. Supuestamente, el medidor no registrado recientemente agregado, responderá a la exploración de nodos. Cuando ' lo hace, el recolector intentará calificar y después registrar al nuevo nodo en la misma forma que se describió anteriormente..

Una vez que se establece una ruta de comunicaciones entre el recolector y un medidor, el medidor puede empezar a transmitir sus datos de medidor al recolector y el recolector puede transmitir datos e instrucciones al medidor. Como se mencionó anteriormente, los datos se transmiten en paquetes. Paquetes de "salida" son paquetes transmitidos desde el recolector a un medidor, a un nivel determinado. En una modalidad, paquetes de salida contienen los siguientes campos, pero también pueden incluirse otros campos: Longitud - la longitud de paquete; SrcAddr - dirección fuente - en este caso, la ID del recolector ; DestAddr, - la LAN ID del medidor a la cual se direcciona el paquete ; RptPath - la ruta de comunicaciones al medidor de destino (es decir, la lista de identificadores de cada repetidora en la ruta desde el recolector al nodo de destino) ; y Datos - la carga útil del paquete.

El paquete también puede incluir información para verificación de integridad (e.g. , CRC) , un relleno de porciones no usadas del paquete y otra información de control. Cuando el paquete se transmite desde el recolector, solo será enviado al medidor de destino por aquellos medidores repetidores cuyos identificadores aparecen en el campo RptPath. Otros medidores que pueden recibir el paquete pero no se citan en la ruta identificada en el campo RptPath, no repetirá el paquete.

Paquetes "de entrada" son paquetes transmitidos desde un medidor a un nivel determinado al recolector. En una modalidad, paquetes de entrada contienen los siguientes campos, pero también pueden incluirse otros campos: Longitud - la longitud del paquete; SrcAddr - dirección fuente - la dirección del medidor que inicia el paquete; DestAddr - la ID del recolector al cual se transmite el paquete ; RptAddr - la ID del nodo precursor que sirve como la siguiente repetidora para el nodo de envío; Datos - la carga útil del paquete; Debido a que cada medidor conoce al identificador de su nodo precursor (es decir, el nodo en el siguiente nivel inferior que sirve como una repetidora para el nodo presente) , un paquete de entrada solo requiere identificar quien es el siguiente precursor. Cuando un nodo recibe un paquete de entrada, verifica para comprobar si RptAddr corresponde con su propio identificador . De no ser así, descarta el paquete. De ser así, sabe que se supone que envíe el paquete al recolector. El nodo entonces reemplazará el campo RptAddr con el identificador de su propio precursor y transmitirá al paquete de manera tal que su precursor lo reciba. Este proceso continuará a través de cada repetidora en cada nivel sucesivo hasta que .el paquete alcanza al recolector .

Por ejemplo, supóngase un medidor de nivel tres inicia la transmisión de un paquete destinado para su recolector. El nodo de nivel tres insertará en el campo RptAddr del paquete de entrada, el identificador del nodo de nivel dos que sirve como repetidora para el nodo de nivel tres. El nodo de nivel tres entonces transmitirá el paquete. Varios nodos nivel dos pueden recibir el paquete, pero solo el nodo nivel dos que tiene un identificador que corresponde al identificador en el campo RptAddr del paquete lo reconocerá. El otro lo descartará. Cuando el nodo nivel dos con el correspondiente identificador recibe el paquete, reemplaza el campo RptAddr del paquete con el identificador del paquete nivel uno que sirve como una repetidora para ese paquete nivel dos, y el paquete nivel dos entonces transmitirá el paquete. Esta vez, el nodo nivel uno que tiene el identificador que corresponde al campo RptAddr, recibirá el paquete. El nodo nivel uno insertará el identificador del recolector en el campo RptAddr y transmitirá el paquete. El recolector entonces recibirá el paqueté para completar la transmisión.

Un recolector 116 recupera periódicamente datos de medidor de los medidores que se registran con el. Por ejemplo, los datos del medidor pueden recuperarse de un medidor cada 4 horas. Cuando hay un .problema con lectura de los datos de medidor en el intervalo regularmente programado, el recolector intentará leer los datos de nuevo antes del siguiente intervalo regularmente programado. Sin embargo, puede haber instancias en donde el recolector 116 es incapaz de leer datos de medidor de un medidor particular 114 por un periodo de tiempo prolongado. Los medidores 114 almacenan una indicación de cuando son leídos por el recolector 116 y dan seguimiento al tiempo desde que sus datos fueron recolectados por última vez por el recolector 116. Si la duración del tiempo desde la última lectura excede un umbral definido, tal como por ejemplo 18 horas, supuestamente ha surgido un problema en la ruta de comunicaciones entre el medidor particular 114 y el recolector 116. De acuerdo con esto, el medidor 114 cambia su estado al de un medidor no registrado e intenta ubicar una nueva ruta a un recolector 116 mediante el proceso descrito anteriormente para el nuevo nodo. De esta manera, el sistema ejemplar es operable para reconfigurarse para atender insuficiencias del sistema.

En algunos casos, mientras que un recolector 116 puede ser capaz de recuperar datos de un medidor registrado 114 ocasionalmente, el nivel de éxito para leer el medidor puede ser inadecuado. Por ejemplo, si un recolector 116 intenta leer datos de medidor de un medidor 114 cada 4 horas pero es capaz de leer los datos, por ejemplo solo el 70 por ciento de las veces o menos, podría ser conveniente el encontrar una ruta más confiable para leer los datos- de ese medidor particular. Cuando la frecuencia de leer datos de un medidor 114 cae por debajo de un nivel de éxito deseado, el recolector 116 transmite un mensaje del medidor 114 para responder a que procedan exploraciones de nodos. El medidor 114 permanece registrado pero responderá a exploraciones de nodos en la misma forma que un nodo no registrado como se describió anteriormente. En otras modalidades, a todos los medidores registrados se les puede permitir que respondan a exploraciones de nodos, pero un medidor solo responderá a una Exploración de Nodos, si la ruta al recolector a través del medidor que expidiera la exploración de nodos es más corta (es decir, menos saltos) que la ruta actual del medidor al recolector. Un número menor de saltos se considera que proporciona una ruta de comunicación- más confiable que una ruta más larga. Una solicitud de exploración de nodos siempre identifica el nivel del nodo que transmite la solicitud, y utilizando esa información, un nodo ya registrado que se le permite responder a las exploraciones de nodo, puede determinar si una nueva ruta potencial al recolector a través del nodo que expidió la exploración de nodos, es más corta que la ruta actual del nodo al recolector.

Si un medidor ya registrado 114 responde a un procedimiento de exploración de nodos, el recolector 116 reconoce la respuesta que se origina de un medidor registrado pero que al registrar el medidor con el nodo que expidiera la exploración de nodos, el recolector puede ser capaz de conmutar el medidor a una nueva ruta más confiable. El recolector 116 puede verificar que el valor RSSI de la respuesta de Exploración de Nodos excede un umbral establecido. Si no lo hace, la nueva ruta potencial se rechazará. Sin embargo, si se cumple con el umbral RSSI, el recolector 116 solicitará que el nodo que expidiera la exploración de nodos, realice el proceso de calificación •descrito anteriormente (es decir, envíe un número predeterminado de paquetes al nodo y cuente el número de acuses de recibo obtenidos) . Si la calificación resultante satisface un umbral, entonces el recolector registrará el nodo con la nueva ruta. El proceso de registro comprende actualizar el recolector 116 y el medidor 114 con datos que identifican la nueva repetidora (es decir el nodo que expide la exploración de nodos) con lo que el nodo actualizado ahora se comunicará. Adicionalmente, si la repetidora no ha realizado previamente la operación de una repetidora, la repetidora requerirá ser actualizada para identificar que es una repetidora. Igualmente, la repetidora con la cual el medidor se comunicó previamente se actualiza para identificar que no 'hay más una repetidora para el medidor particular 114. En otras modalidades, la determinación de umbral con respecto al valor RSSI puede ser omitida. En estas modalidades, una vez que la calificación del último "salto" (es decir, enviar un número predeterminado de paquetes al nodo y contar el número de acuses de recibo obtenidos) se realizará para determinar si se acepta o rechaza la nueva ruta.

En algunos casos, una ruta de comunicaciones más confiable para un medidor puede existir a través de un recolector diferente a aquel con el cual se registra el medidor. Un medidor puede reconocer automáticamente la existencia de una ruta de comunicaciones más confiable, cambiar recolectores y notificar al recolector previo que el cambio se ha llevado a cabo. El proceso de cambiar el registro de un medidor desde un primer recolector a un segundo recolector, empieza cuando un medidor registrado 114 recibe una solicitud de exploración de nodos de un recolector 116 diferente a aquel con el cual actualmente está registrado el medidor. Típicamente, un medidor registrado 114 no responde a solicitudes de exploración de nodos. Sin embargo, si la ' solicitud probablemente resulta en una ruta de transmisión más confiable, incluso un medidor registrado puede responder. De acuerdo con esto, el medidor determina si el nuevo recolector ofrece una ruta de transmisión potencialmente más confiable. Por ejemplo, el medidor 114 puede determinar si la ruta al nuevo recolector potencial 116 comprende menos saltos que la ruta al: recolector con la cual el medidor está registrado. De no ser así, la ruta puede no ser más confiable y el medidor 114 no responderá a la exploración de nodos. El medidor 114 puede también determinar si RSSI del paquete de exploración de nodos excede un umbral de RSSI identificado en la información de exploración de nodos. De ser asi, el nuevo recolector puede ofrecer una ruta de transmisión más confiable para los datos del medidor. De no ser asi, la ruta de transmisión puede no ser aceptable y el medidor puede no responder. En forma adicional, si la conflabilidad de comunicaciones entre el nuevo recolector potencial y la repetidora que pueda dar servicio al medidor cumplen con un umbral establecido cuando la repetidora se registró con su recolector existente, la ruta de comunicación al nuevo recolector puede ser más confiable. Si la conflabilidad no excede este umbral, sin embargo, el medidor 114 no responde a la exploración de nodos .

Si se determina que la ruta al nuevo recolector puede ser mejor que la ruta a su recolector existente, el medidor 114 responde a la exploración de nodos. En la respuesta se incluye información respecto a cualesquiera nodos para los cuales puede operar el medidor particular como una repetidora. Por ejemplo, la respuesta puede identificar el número de nodos para los cuales el medidor sirve como una repetidora .

El recolector 116 entonces determina si tiene la capacidad para dar servicio al medidor y cualesquiera medidores para los cuales opera como una repetidora. De no ser asi, el recolector 116 no responde al medidor que intenta cambiar recolectores. Sin embargo, si el recolector 116 determina que tiene capacidad para dar servicio al medidor 114, él recolector 116 almacena ¦ información de registro respecto al medidor 114. El recolector 116 transmite entonces un comando de registro al medidor 114. El medidor 114 actualiza sus datos de registro para identificar que ahora está registrado con el nuevo recolector. El recolector 116 entonces comunica instrucciones al medidor 114 para iniciar una solicitud de exploración de nodos. Nodos que no están registrados, o que. han empleado previamente el medidor 114 como una repetidora, responden a la solicitud para identificarse al recolector 116. -El recolector registra estos nodos como se describió anteriormente en conexión con registro de nuevos medidores/nodos.

Bajo ciertas circunstancias, puede ser necesario cambiar un recolector. Por ejemplo, un recolector puede fallar y requerir ser sacado de linea. De acuerdo con esto, una nueva ruta¦ de comunicaciones debe proporcionarse para recolectar datos del medidor de los medidores atendidos por el recolector particular. El proceso de reemplazar un recolector se realiza por difusión de un mensaje de baja o sacar de registro, usualmente desde un recolector de reemplazo, a todos los medidores que se registran con el recolector que se retira de servicio. En una modalidad, medidores registrados pueden ser programados para que solo respondan a comandos del recolector con el cual están registrados. De acuerdo con esto, el comando para dar de baja o sacar de registro puede comprender el identificador único del recolector que se reemplaza. En respuesta al comando para sacar de registro, los medidores empiezan a operar como medidores sin registro y responden a solicitudes de exploración de nodos. Para permitir que el comando de baja de registro se propague a través de la sub-red, cuando un nodo recibe el comando, no saldrá de registro en forma inmediata, sino más bien permanecerá registrado por un periodo definido, que puede ser referido como el "Tiempo de Vida Útil". Durante este periodo de tiempo de vida, los nodos continúan respondiendo a la ¦ capa de aplicación e inmediatos reintentos permiten que el comando baja o sacar de registro se propague a todos los nodos en la sub-red. Finalmente, el medidor registra con el recolector de reemplazo utilizando el procedimiento anteriormente descrito.

Una de las principales responsabilidades del recolector 116 dentro de la sub-red 120 es recuperar datos de medición de los medidores 114. En una modalidad, el recolector 116 tiene la meta de obtener cuando menos una lectura exitosa de los datos de medición por dia de cada nodo en su sub-red. El recolector 116 intenta recuperar los datos de todos los nodos en su sub-red 120 a una periodicidad configurable . Por ejemplo, el recolector 116 puede ser configurado para intentar recuperar datos de medición de los medidores 114 en su sub-red 120, una vez cada 4 horas. Con mayor detalle, en una modalidad, el proceso de recolección de datos empieza con que el recolector 116 identifique a uno de los medidores 114 en su sub-red 120. Por ejemplo, el recolector 116 puede revisar una lista de nodos registrados e identificar uno para lectura. El recolector 116 entonces comunica un comando al medidor particular 114 que envía sus datos de medición al recolector 11:6. Si la lectura de medidor es exitosa y los datos se reciben en el recolector 116, el recolector 116 determina si hay otros medidores que no se han leído durante la sesión de lectura presente. De ser así, el procesamiento continúa. ' Sin embargo, si todos los medidores 114 en la sub-red 120 se han leído, el recolector espera una duración de tiempo definida tal como por ejemplo, 4 horas antes de intentar otra lectura.

Si durante una lectura de un medidor particular, los datos de medidor no se reciben en el recolector 116, el recolector 116 empieza un procedimiento de reintento cuando intenta probar de nuevo los datos leídos del medidor particular. El recolector 116 continúa intentando leer los datos del nodo hasta que cualesquiera de los datos se leen o se lleva a cabo la siguiente lectura de sub-red. En una modalidad, el recolector 116 intenta leer los datos cada 60 minutos. De esta manera, en donde una lectura de sub-red se toma cada 4 horas, el recolector 116 puede emitir tres reintentos entre lecturas de sub-red.

Los medidores 114 a menudo son medidores de dos-vías - es decir son operables tanto para recibir como para transmitir datos. Sin embargo, los medidores de una-vía que son operables solo para transmitir y no recibir datos, también pueden ser desplegados. La Figura 4 es un diagrama de bloques que ilustra una sub-red 401 que incluye una cantidad de medidores de una-vía 451-456. Como se muestra, los medidores 114a-k son dispositivos de dos-vías. En este ejemplo, los medidores de dos-vías 114a-k operan en la forma ejemplar descrita anteriormente, de manera tal que cada medidor tiene una ruta de comunicación al recolector 116 que ya es una ruta directa (por ejemplo, medidores 114a y 114b tienen una ruta directa al recolector 116) o una ruta indirecta a través de uno o más medidores intermedios que sirven como repetidoras. Por ejemplo, el medidor 114h tiene una ruta al recolector a través, en secuencia de medidores intermedios 114d y 114b. En esta modalidad ejemplar, cuando un medidor de una-vía (por ejemplo, el medidor 451) difunde sus datos de uso, los datos pueden recibirse en uno o más medidores de dos-vías que están en proximidad al medidor de una-vía (por ejemplo, los medidores de dos-vías 114f y 114g) . En una modalidad, los datos del medidor de una-vía se almacenan en cada medidor de dos-vías que los recibe, y los datos se designan en aquellos medidores de dos-vías como habiendo sido recibidos del medidor de una-vía. En algún punto, los datos del medidor de una-vía se comunican por cada medidor de dos-vías que los recibe, al recolector 116. Por ejemplo, cuando el recolector lee los datos de medidor de dos-vías, reconoce la existencia de datos de medidor desde el medidor de una-vía y los lee por igual. Después de que los datos del medidor de una-vía se han leído, se retiran de la memoria.

Mientras que la recolección de datos de los medidores de una-vía por el recolector se ha descrito anteriormente en el contexto de una red de medidores de dos- vías 114 que operan en la forma descrita en conexión con las modalidades descritas anteriormente, se entiende que la presente invención no se limita a la forma particular de red establecida y utilizada por los medidores 114 para transmitir datos al recolector. Por el contrario, la presente invención puede émplearse en el contexto de cualquier topología de red en la cual una pluralidad de nodos de comunicaciones de dos- vías son capaces de transmitir datos y de que los datos sean propagados a través de la red de nodos al recolector.

De acuerdo con diversas modalidades, un enrutador de Protocolo de Internet (IP) genera direcciones IP para nodos sensores inalámbricos que no tienen soporte nativo para la pila de protocolo IP. El enrutador de IP recibe y traslada una solicitud IP de ingreso y enruta la solicitud IP de ingreso al nodo sensor inalámbrico apropiado. En algunas modalidades, un paquete de datos IP puede ser encapsulado y enrutado utilizando un enrutador IP y un dispositivo puente IP. En otras modalidades, una sesión :de Protocolo de Mensaje para Control de Internet (ICMP) puede ser gestionada sobre una red de malla inalámbrica.

Las modalidades aqui descritas pueden lograr ciertas ventajas. Por ejemplo, utilizando un enrutador IP o dispositivo de compuerta para definir el direccionamiento asignado por IP de la red de malla para cada dispositivo de red de malla inalámbrica, permite que sistemas basados en IP fuera de la red de malla inalámbrica enruten mensajes dirigidos o direccionados IP a la red de malla inalámbrica utilizando el dispositivo de compuerta o enrutador IP que maneja las sesiones IP para esa red. El enrutado de los mensajes direccionados IP puede lograrse sin modificar el equipo físico de nodos sensores inalámbricos existentes; de acuerdo con esto, los costos asociados con implementar las modalidades aquí descritas, pueden ser relativamente manejables. Además, la falta de soporte de direccionamiento IP por los propios dispositivos de red de malla inalámbrica reduce el riesgo de seguridad IP (por ejemplo, ataques de negación de servicio) en cada dispositivo de red de malla inalámbrica. Acceso a la red de malla inalámbrica se controla a través del dispositivo de compuerta o enrutador IP, proporcionando un 1 cortafuegos para la red de malla inalámbrica privada.

La Figura 5 es un diagrama de red que ilustra un ambiente de red ejemplar 500 en el que diversas modalidades aquí descritas pueden practicarse. Como se ilustra en la Figura 5, un dispositivo de compuerta - o enrutador IP 502, que puede ser referido como un "enrutador IP" o un "enrutador" sin ninguna pérdida de generalidad, se conecta a una red IP 504 y puede recibir paquetes de datos de otros dispositivos conectados que también se conectan a la red IP 504. Un dispositivo puente IP 506 puede ser conectado al enrutador IP 502, o¦ indirectamente mediante un nodo sensor inalámbrico que actúa como una repetidora y proporciona puenteado entre la malla inalámbrica no-IP y uno o más dispositivos puente compatibles IP. El dispositivo puente IP 506 puede ser implementado, por ejemplo como el dispositivo de compuerta de Infraestructura de Red Avanzada (AGI = Advanced Grid Infrastructure) .

El enrutador IP 502 proporciona un punto de acceso en la red de malla inalámbrica privada, que incluye nodos sensores inalámbricos 508, 510 y 512, y tiene un conocimiento a priori de tablas de enrutamiento de malla inalámbrica o conversiones o traslaciones que mapean direcciones IP, ya sea en un espacio de dirección IPv4 o un espacio de dirección ???ß, a los nodos de sensores inalámbricos 508, 510 y 512. Dadas alimentaciones de un identificador de direccionamiento inalámbrico y una via de enrutamiento, el enrutador IP 502 puede generar dinámicamente una dirección IP privada de estos parámetros. Esta función de generación de Protocolo de Configuración para Hospedero Dinámico (DHCP = Dynamic Host Configuration Protocol) en el enrutador IP 502, puede proporcionar en forma alterna actualizaciones a un Servidor de Nombre de Dominio (DNS = Domain Ñame Server) en la red IP 504, para permitir consultas o búsquedas remotas para aplicaciones o usuarios para obtener las direcciones IP asignadas para la red de malla inalámbrica privada. En algunas modalidades, el enrutador IP 502 puede proporcionar en forma alterna la capacidad por generar direcciones IP estáticas en cualquiera de un espacio de dirección IPv4 o un espacio de dirección IPv6 derivado del identificador de dispositivo inalámbrico individual para obviar tanto la necesidad por gestionar direcciones IP dinámicas como la necesidad por actualizar un DNS. Ventajosamente, estas modalidades pueden exhibir reducida complejidad.

La Figura 6 es un diagrama de flujo de proceso que ilustra un método ejemplar 600 para proporcionar direccionamiento IP de una red de malla inalámbrica de nodos sensores que tienen relativamente poca potencia computacional y que pueden carecer de soporte para la pila IP. El método 600 puede emplearse, por ejemplo, para proporcionar direccionamiento IP de los nodos sensores inalámbricos 508, 510, y 512 de la Figura 5. El método 600 puede practicarse con o sin el dispositivo puente IP 506. En una etapa 602, el enrutador IP 502, detecta un dispositivo de nodo, por ejemplo, un nodo sensor inalámbrico 508. El enrutador IP 502 entonces genera una dirección IP en .una etapa 604 y en una etapa 606, asocia la dirección IP con el nodo sensor inalámbrico 508 u otro dispositivo de nodo. Como se anotó anteriormente, la dirección IP puede generarse ya sea en un espacio de dirección IPv4 o en un espacio de dirección IPv6. También como se anotó anteriormente, el enrutador IP 502 puede generar una dirección IP dinámica que se basa en una ruta, por ejemplo desde el enrutador IP 502 al nodo sensor inalámbrico 508. La dirección IP dinámica también puede basarse en un ident.ificador de enrutamiento de malla inalámbrica, que se asocia con el enrutador IP 502 y un identificador de dispositivo que se asocia con el nodo sensor inalámbrico 508. En algunas modalidades, el enrutador IP 502 en su lugar puede generar una dirección IP estática que se basa en el identificador del dispositivo que se asocia con el nodo sensor inalámbrico 508 u otro . dispositivo de nodo. La dirección IP estática también puede basarse en el identificador de direccionamiento de malla inalámbrica que se asocia con el enrutador IP 502.

Después de que el enrutador IP 502 asocia la dirección IP con el dispositivo de nodo en la etapa 606, el enrutador IP 502 puede opcionalmente^ actualizar un servidor DNS con la dirección IP en una etapa 608. En una etapa 610, el enrutador IP 502 recibe una solicitud IP de ingreso, tal como una solicitud de eco, desde un dispositivo de origen. El enrutador IP 502 después traslada la solicitud IP al dispositivo de red inalámbrica que se asocia con la solicitud IP en una etapa 612. En particular, si se decide en una etapa 614 que la solicitud IP se dirige a la dirección IP generada que se asocia con, por ejemplo, el nodo sensor inalámbrico 508, entonces el enrutador IP 502 maneja una sesión entre el dispositivo de origen y el nodo sensor inalámbrico 508 en una etapa 616.

El método 600 puede proporcionar una cantidad de beneficios. Debido a que el enrutador IP 502 genera la dirección IP por cada dispositivo inalámbrico compatible no- IP, el enrutador IP 502 puede proporcionar un punto de acceso a la red IP 504, para trasladar las solicitudes direccionadas IP de ingreso a dispositivos inalámbricos en la red de malla inalámbrica privada. De acuerdo con esto, el enrutador IP 502 puede actualizar un DNS existente en la red IP 504 cón direcciones IP dinámicas generadas o proporcionar una lista de direcciones IP estáticas generadas. Para dispositivos que se conectan al borde de la red de malla inalámbrica, por ejemplo, mediante un dispositivo puente IP, y que ya son compatibles IP, el . enrutador IP 502 puede manejar similarmente la generación de dirección IP privada.

Después de que a un dispositivo de nodo se ha asignado una dirección IP por el enrutador IP 502, datos IP pueden ser transferidos a y del dispositivo de nodo y la red IP 504. La transferencia de datos IP de esta manera puede involucrar encapsular los datos IP. Como se describió anteriormente, el enrutador IP 502 se conecta a la red IP 504, permitiendo enrutado de direcciones IP asignadas contra los nodos sensores inalámbricos existentes, por ejemplo nodos sensores inalámbricos 508, 510, y 512. El enrutador IP 502 proporciona la cartografía y traslado de dirección IPv4 o IPv6 contra la dirección de enrutado existente de un nodo sensor inalámbrico. Una vez que se traslada la cartografía IP en el enrutador IP 502, el paquete de datos IP puede encapsularse en el protocolo empleado por el. nodo sensor inalámbrico y enviado a través de la red de malla inalámbrica a su nodo de destino. Una vez que se recibe el paquete de datos IP, no se encapsula y suministra a un dispositivo de terminación que soporta el paquete de ingreso IP, que puede ser formateado por ejemplo de acuerdo con el Protocolo de Control de Transmisión (TCP = Transmission Control Protocol) o el Protocolo de Datagramas de Usuario (UDP = User Datagram Protocol) . En algunas redes de malla, el dispositivo puente IP 506 de la Figura 5 puede proporcionar un puente de la red de malla inalámbrica a una red basada en IP, tal como la red IP 504, permitiendo una terminación : IP a un Dispositivo de soporte IP que no soporta el radío inalámbrico de la red de malla. Respuestas IP, tales como aquellas requeridas para TCP, pueden ser transmitidas por el dispositivo de terminación de IP, de regreso a través del dispositivo puente IP 506 para permitir encapsulación en el protocolo empleado por los nodos sensores inalámbricos y dirigir de nuevo a través de la red de malla inalámbrica al enrutador IP 502. Una vez que el enrutador IP 502 recibe el paquete de datos IP, el enrutador IP 502 lo desencapsula y lo dirige de regreso a la red IP 504 para envío.

La Figura 7 es un diagrama de flujo de proceso que ilustra un método ejemplar 700 para operar la red de la Figura' 5 para encapsular y enrutar un paquete de datos IP sobre una red de malla inalámbrica. Como con el método 600 ilustrado en la Figura 6, el método 700 puede emplearse con nodos sensores inalámbricos que tienen poco poder de computación y que no soportan la pila IP. En una etapa 702, el enrutador IP 502 recibe un paquete de datos IP desde un dispositivo de origen. El paquete de datos IP se asocia con una dirección IP de destino de un dispositivo de destino o receptor. El enrutador IP 502 traslada entonces la dirección IP a un dispositivo de nodo inalámbrico en una red de malla inalámbrica. En particular, en una etapa 704, el enrutador IP 502 genera direcciones IP para dispositivos de nodo inalámbrico en la red de malla inalámbrica, tales como los dispositivos de nodo inalámbricos 508-, 510 y 512 de la Figura 5. Uno de los dispositivos de nodo inalámbricos es el dispositivo de destino y se le asigna una dirección IP que corresponde con la dirección IP de destino que se asocia con el paquete de datos IP.

Paquetes IP de ingreso se capturan al nivel IP de la pila de protocolo. El enrutador IP 502 encapsula entonces los paquetes IP de ingreso en los protocolos de red inalámbrica que se emplean por los dispositivos de nodo inalámbricos. En algunos casos, en una etapa opcional 706, el enrutador IP 502 divide el paquete de datos IP en una cantidad de segmentos para ajustarse dentro de las restricciones de los protocolos de red inalámbrica que se emplean por los dispositivos de nodo inalámbricos. En una etapa 708, el enrutador IP 502 encapsula ya sea el paquete de datos IP segmentado o si el paquete de datos IP no fue segmentado, el paquete de datos IP original, en un datagrama inalámbrico que cumple con el protocolo de red inalámbrica que se utiliza por el dispositivo de destino. En una etapa 710, el enrutador IP 502 envía el datagrama inalámbrico al dispositivo puente IP 506.

Cuando el dispositivo puente IP 506 recibe el datagrama inalámbrico, desencapsula el datagrama inalámbrico al paquete de datos IP o segmentos de paquetes de datos en una etapa 712. Si el datagrama inalámbrico contiene un paquete de datos IP segmentado, el dispositivo puente IP 506 reensambla los paquetes de datos en un paquete de datos IP completo en una etapa opcional 714. En una etapa 716, ya sea al paquete IP original o el paquete de datos IP reensamblado se dirige a un lado IP del dispositivo puente IP 506 para suministro de acuerdo con la capa física empleada, tal como Ethernet, Bus Serial Universal (USB) o RS232. En una etapa 718, el paquete de datos IP no encapsulado se envía al dispositivo de destino con base en una cartografía entre la dirección IP de destino y la dirección IP asignada a los dispositivos de nodo inalámbricos.

Los dispositivos IP que se conectan físicamente al dispositivo puente IP 506 terminan los paquete de datos IP de ingreso, con base en la dirección IP de destino, pueden entonces responder a la solicitud IP al enviar un paquete de datos IP de respuesta, de regreso al dispositivo puente IP 506 en una etapa opcional 720. En una etapa opcional 722, el dispositivo puente IP 506 encapsula el paquete de datos IP de respuesta en el protocolo de malla inalámbrica. Finalmente, el dispositivo puente IP 506 envía el paquete de datos IP de respuesta encapsulado al enrutador IP 502 de una etapa opcional 724 para transmisión a través de la red IP 504.

De acuerdo con otra modalidad, después de que un dispositivo de nodo se le ha asignado una dirección IP por el enrutador IP 502, pueden enrutarse. paquetes de datos de Protocolo de Mensaje para Control de Internet (ICMP = Internet Control Message Protocol) sobre la red de malla inalámbrica sin necesidad por modificar el equipo físico de nodos sensores inalámbricos existentes para soportar pilas de protocolo IP y los protocolos ICMP asociados. ' Como se describió anteriormente, el enrutador IP 502 se conecta a la red IP 504 para permitir enrutado de cualquier dirección IP asignada contra nodos sensores inalámbricos existentes, tales como los nodos sensores inalámbricos 508, 510 y 512. El enrutador IP 502 proporciona cartografía y traslado de una dirección IP contra las direcciones de enrutado existentes de nodos sensores inalámbricos. Una vez que se traslada la cartografía IP en el enrutador IP 502, una solicitud ICMP puede trasladarse en un comando de red de malla inalámbrica equivalente y enviarse a través de la red de malla inalámbrica a un dispositivo de terminación asociado. Cuando el dispositivo de terminación recibe la solicitud ICMP, el enrutador IP 502 puede generar una respuesta ICMP y enviar la respuesta de regreso a la dirección IP de origen en la red IP 504.

En algunas redes de malla inalámbrica, el dispositivo puente IP 506 puede emplearse para proporcionar el puente desde la red de malla inalámbrica a una red basada en IP, permitiendo la terminación IP a un dispositivo de soporte IP que no soporta el radio inalámbrico de la red de malla inalámbrica. En estas modalidades, el dispositivo puente' IP 506 proporciona la misma función que el enrutador IP 502 en que convierte el mensaje de protocolo inalámbrico, por ejemplo un equivalente de ping, . a una solicitud ICMP y dirige la solicitud ICMP a un dispositivo compatible IP conectado al dispositivo puente IP 506. El Dispositivo de terminación IP puede transmitir respuestas ICMP de regreso a través del dispositivo puente IP 506 para permitir conversión de regreso a la respuesta equivalente de protocolo inalámbrico de los nodos sensores inalámbricos. La respuesta equivalente puede entonces enrutarse ' de regreso a través de la red de malla inalámbrica al enrutador IP 502. Cuando el enrutador IP 502 recibe la respuesta, el enrutador IP 502 crea una respuesta ICMP y la enruta de regreso a la red IP 504 para envió al dispositivo IP de origen.

La Figura 8 es un diagrama de flujo de proceso que ilustra un método ejemplar 800 para transferir un paquete de datos ICMP desde un dispositivo de origen a un dispositivo receptor, de acuerdo con todavía otra modalidad. Como con el método 600 ilustrado en la Figura 6, el método 800 puede emplearse con nodos sensores inalámbricos que tienen poca potencia computacional y que no soportan la pila IP. En una etapa 802, el enrutador IP 502 recibe el paquete de datos ICMP del dispositivo de origen. El paquete de datos ICMP se asocia con una dirección IP de destino del dispositivo receptor. El enrutador IP 502 entonces traslada la dirección IP de destino a un dispositivo de nodo inalámbrico en una red de malla inalámbrica. En particular, en una etapa 804, el enrutador IP 502 genera direcciones IP para dispositivos de nodo inalámbricos en la red de malla ' inalámbrica, tales como los dispositivos de nodo inalámbricos 508, 510 y 512 de la Figura 5. Uno de los dispositivos de nodo inalámbricos es el dispositivo receptor y se le asigna una dirección IP que corresponde a la dirección IP de destino que se asocia con el paquete de datos ICMP.

A continuación, en una etapa 806, el enrutador IP 502 traslada el paquete de datos ICMP a un comando de red equivalente tal como una solicitud de eco, que es compatible con un protocolo de red inalámbrica utilizado por el dispositivo receptor. El enrutador IP 502 envía el comando de red al dispositivo puente IP 506 en una etapa 808. En una etapa 810, el dispositivo puente IP 506 recibe el comando de red. El comando de red después se enruta a un lado IP del dispositivo puente IP 506 en una etapa 812 para suministro de acuerdo con la capa física empleada, tal como Ethernet, Bus Serial. Universal (USB) o RS232. El comando de red después se envía al dispositivo receptor, con base en una cartografía entre la dirección IP de destino y la dirección IP asignada a los dispositivos de nodo inalámbrico n una etapa 814.

En una etapa 816, el dispositivo receptor puede o no generar una respuesta. Si el dispositivo receptor no genera una respuesta, entonces en una etapa 818, el enrutador IP 502 recibe la respuesta. El enrutador IP 502 genera entonces un paquete de datos de respuesta ICMP apropiado, tal como una respuesta de eco, en una etapa 820, que envía al dispositivo de origen en una etapa 822.

Por otra parte, si el dispositivo receptor no genera una respuesta, entonces el enrutador IP 502 genera un paquete de datos de respuesta ICMP diferente en una etapa 824. El enrutador IP 502 envía entonces este paquete de datos de respuesta ICMP al dispositivo de origen en una etapa 826.

Mientras que se han descrito e ilustrado sistemas y métodos con referencia a modalidades específicas, aquellos con destreza en la técnica reconocerán que modificaciones y variaciones puedan realizarse sin apartarse de los principios descritos anteriormente y establecidos en las siguientes reivindicaciones. Por ejemplo, aunque en las modalidades descritas anteriormente, mientras que se describe que los nodos sensores inalámbricos carecen de soporte para la pila de protocolo IP y protocolos asociados, se apreciará que las técnicas aqui descritas pueden aplicarse a redes de malla inalámbrica en las que algunos dispositivos soportan la pila de protocolo IP y protocolos asociados. De acuerdo con esto, deberá hacerse referencia a las siguientes reivindicaciones que describen el alcance de la presente invención.

Claims (20)

REIVINDICACIONES

1. Método para direccionar un primer dispositivo de nodo de una red de malla inalámbrica que comprende una pluralidad de dispositivos de nodo, el primer dispositivo de nodo carece de compatibilidad de Protocolo de Internet (IP), el método se caracteriza porque comprende: detectar el primer dispositivo de nodo en un enrutador de Protocolo de Internet (IP); utilizar el enrutador IP para generar una dirección IP; utilizar el enrutador IP para asociar la dirección IP generada con el primer dispositivo de nodo; recibir una solicitud IP de ingreso en el enrutador IP desde un dispositivo de origen; utilizar el enrutador IP para trasladar la solicitud IP de ingreso; y si la solicitud IP deingreso se dirige a la dirección IP generada que se asocia con el primer dispositivo de nodo, entonces utilizar el enrutador IP para gestionar o manejar una sesión entre el dispositivo de origen y el primer dispositivo de nodo.

2. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque además comprende actualizar un servidor de nombres de dominio (DNS) con la dirección IP generada .

3. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque utilizar el enrutador IP para generar la dirección IP, comprende generar una dirección IP dinámica con base en una ruta desde el enrutador IP al primer dispositivo de nodo.

4. El método de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado porque la dirección IP dinámica además se basa en un identificador de enrutamiento de malla inalámbrica asociado con el enrutador IP y un identificador de dispositivo asociado con el primer dispositivo de nodo.

5. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque utilizar el enrutador IP para generar la dirección IP, comprende generar una dirección IP estática con base en un identificador de dispositivo asociado con el primer dispositivo de nodo.

6. El método de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado porque la dirección IP estática además se basa en un identificador de enrutamiento de malla inalámbrica asociado con el enrutador IP.

7. El método de conformidad con la reivindicación 1, carácterizado porque utilizar el enrutador IP para generar la dirección IP comprende generar una de una dirección IPv4 y una IPv6.

8. Un método para transferir un paquete de datos de Protocolo de Internet (IP) desde un dispositivo de origen a un dispositivo receptor, el método se caracteriza porque comprende: recibir el paquete de datos IP del dispositivo de origen en un enrutador de Protocolo de Internet (IP), el paquete de datos IP asociado con una primer dirección IP; utilizar el enrutador IP para trasladar la primer dirección IP asociada con el paquete de datos IP a un dispositivo de nodo en una red de malla inalámbrica, el dispositivo de nodo carece de compatibilidad IP, en donde utilizar el enrutador IP para trasladar la dirección IP al dispositivo de nodo, comprende utilizar el enrutador IP para generar una pluralidad de segundas direcciones IP cada una asociada con un dispositivo de nodo respectivo de una pluralidad de dispositivos de nodo, en donde : una de las segundas direcciones IP se asocia con el dispositivo receptor; utilizar el enrutador IP para encapsular el paquete de datos IP en un datagrama inalámbrico que cumple con un protocolo de red inalámbrica utilizado por el dispositivo receptor; enviar el datagrama inalámbrico a un dispositivo puente IP; utilizar el dispositivo puente IP para desencapsular el datagrama inalámbrico al Paquete de datos IP; y utilizar el dispositivo puente ' IP para enviar el paquete de datos IP desencapsulado al dispositivo receptor, con base en una cartografia entre la primer dirección IP y una de las segundas direcciones IP asociadas con el dispositivo receptor.

9. El método de conformidad con la reivindicación 8, caracterizado porque además comprende: antes de utilizar el enrutador IP para encapsular el paquete de datos IP en el datagrama inalámbrico, dividir el paquete de datos IP en una pluralidad de segmentos; y después de utilizar el dispositivo puente IP para desencapsular el datagrama inalámbrico, reensamblar la pluralidad de segmentos en el paquete de datos IP.

10. El método de conformidad con la reivindicación 8, caracterizado porque además comprende, después de utilizar el dispositivo puente IP para desencapsular el datagrama inalámbrico al paquete de datos IP, enrutar el paquete de datos IP a un lado IP del dispositivo puente IP para envió al dispositivo receptor mediante una capa física.

11. El método de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque la capa física se elige del grupo que consiste de una capa física Ethernet, una capa física USB, y una capa física RS232.

12. El método de conformidad con la reivindicación 8, caracterizado porque además comprende: utilizar el dispositivo receptor para enviar un paquete de respuesta IP al dispositivo puente IP; utilizar el dispositivo puente IP para encapsular el paquete de respuesta IP; y enviar el paquete de respuesta IP encapsulado al enrutador IP.

13. El método de conformidad con la reivindicación 8, caracterizado porque el dispositivo puente comprende un dispositivo de compuerta de Infraestructura de Red Avanzada (AGI = Advanced Grid Infrastructure ) .

1 . El método de conformidad con la reivindicación 8, caracterizado porque utilizar el enrutador IP para generar la pluralidad de segundas direcciones IP, comprende generar una de una dirección IPv4 y una IPv6.

15. Un método para transferir un paquete de datos para Protocolo de Mensajes para Control de Internet (ICMP = Internet Control Message Protocol) de un dispositivo de origen : a un dispositivo receptor, el método se caracteriza porque comprende: recibir el paquete de datos ICMP del dispositivo de origen en un enrutador de Protocolo de Internet (IP), el paquete de datos ICMP asociado con una primer dirección IP; utilizar el enrutador IP'para trasladar la primer dirección IP asociada con el paquete de datos ICMP a un dispositivo de nodo en una red de malla inalámbrica, el dispositivo de nodo carece de compatibilidad IP, en donde utilizar el enrutador IP para trasladar la dirección IP al dispositivo de nodo comprende utilizar el enrutador IP para generar una pluralidad de segundas direcciones IP cada una asociada con un dispositivo de nodo respectivo de una pluralidad de dispositivos de nodo, en donde una de las segundas direcciones IP se asocia con el dispositivo receptor; utilizar el enrutador IP para trasladar el paquete de datos ICMP a un comando de red que es compatible con un protocolo de red inalámbrica, utilizado por el dispositivo receptor; enviar el comando de red a un dispositivo puente IP; recibir el comando de red en el dispositivo puente IP; utilizar el dispositivo puente IP para enviar el comando de red al dispositivo receptor con base en una cartografía entre la primera dirección IP y una de las segundas direcciones IP asociadas con el dispositivo receptor; y si el dispositivo receptor genera una respuesta al segundo comando, recibir la respuesta en el enrutador IP, generar un primer paquete de datos de respuesta ICMP, y enviar el primer paquete de datos de respuesta ICMP al dispositivo de origen.

16. El método de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado porque además comprende, si el dispositivo receptor no genera una respuesta al comando de red, generar un segundo paquete de datos de respúesta ICMP, y enviar el segundo paquete de datos de respuesta ICMP al dispositivo de origen .

17. El método de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado porque además comprende, después de recibir el comando de red en el dispositivo puente IP, enrutar el comando de red a un lado IP del dispositivo puente IP para envió al dispositivo receptor mediante una capa física.

18. El método de conformidad con la reivindicación 17, caracterizado porque la capa física se elige del grupo que consiste de una capa física Ethernet, una capa física USB y una capa física RS232.

19. El método de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado porque el dispositivo puente comprende un dispositivo de compuerta de Infraestructura de Red Avanzada (AGI).

20. El método de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado porque utilizar el enrutador IP para generar la pluralidad de segundas direcciones IP comprende generar una de una dirección IPv4 y una ???ß.