MXPA99002703A - Metodo y aparato para optimizar un protocolo decontrol de acceso al medio - Google Patents

Abstract

La presente invención se dirige a proporcionar un protocolo de control de acceso al medio inalámbrico, en donde el rendimiento puede optimizarse a medida que el sistema de comunicación cambia dinámicamente cuando los nodos (102, 104, 106, 108, 110, 111, 112, 116) ya sea se unan a, o salgan del sistema de comunicación (100).

Description

MÉTODO Y APARATO PARA OPTIMIZAR UN PROTOCOLO DE CONTROL DE ACCESO AL MEDIO. ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Campo de la Invención La presente invención se refiere en general a la comunicación entre nodos plurales, y más particularmente, para el control de comunicaciones inalámbricas al ajustar un número de ranuras equitativas y diferidas. Estado de la Técnica: Los sistemas de comunicación, tales como redes de área local (LANs) , han logrado el uso difundido para el intercambio de información. Estos sistemas incluyen una pluralidad de nodos de procesamiento de datos, o "agentes", que contienden por el acceso a un medio de comunicación que interconecta los nodos . Por ejemplo, la Patente de E.U. No. 5,231,634 (Giles y cois) comúnmente cedida, la descripción de la cual se incorpora en su totalidad a la presente para referencia, se refiere a un sistema de comunicaciones en donde se utiliza un número predeterminado de ranuras equitativas y diferidas. En el sistema de comunicación de la patente de Giles, se utiliza una pluralidad de nodos, cada uno de los cuales se equipa con un transceptor de radio. La patente '634 describe el control de acceso al medio de una LAN inalámbrica para proporcionar acceso par a par, descentralizado para todos los agentes. Un sistema de comunicación par a par es uno en el cual todos los agentes pueden comunicarse libremente, sin tener cualquier agente una ventaja sobre el otro. Los sistemas de comunicación inalámbricos requieren la consideración de problemas potenciales que no existen en los sistemas cableados. Por ejemplo, en un sistema de comunicación inalámbrico, los nodos pueden ser móviles, moviéndose dentro y fuera del rango con otros nodos en el sistema. La patente '634 se dirige a asegurar continuamente que todos los agentes posean acceso regular al sistema de comunicación (es decir, para evitar, por ejemplo, que los agentes que se encuentran físicamente más cerca de un destino dado tengan una ventaja injusta debido a que la intensidad de su señal es mayor que aquella de los agentes ubicados físicamente más lejos del destino) . Cuando se utiliza un protocolo de acceso al medio inalámbrico tal como aquel descrito en la patente '634, el número de ranuras equitativas y diferidas pueden afectar significativamente la cantidad de rendimiento en el sistema. En un sistema en donde un gran número de nodos inalámbricos se encuentran contendiendo por el acceso al medio al mismo tiempo, se desea un número más grande de ranuras equitativas y diferidas. En contraste, cuando solamente uno o dos nodos inalámbricos contienden por el acceso al medio, se desean menos ranuras. De esta manera, cuando un sistema se configura con un número predeterminado de ranuras, el sistema puede optimizarse para la operación con un número dado de nodos activos, siendo aún eficiente cuando ese número de nodos se cambia. De acuerdo con lo anterior, sería deseable proporcionar un protocolo de control de acceso al medio, inalámbrico que puede optimizarse por cualquier número de nodos actualmente activos en el sistema de comunicación. SUMARIO DE LA INVENCIÓN La presente invención se dirige a proporcionar un protocolo de control de acceso al medio inalámbrico en donde puede optimizar el rendimiento a medida que el sistema de comunicación cambia dinámicamente cuando ya sea que los nodos ingresan o dejan el sistema de comunicación. Generalmente hablando, las modalidades ejemplificativas de la presente invención se refieren a un método y aparato para controlar la comunicación inalámbrica entre nodos plurales en un sistema de comunicación que comprende: medios para monitorear un número de transmisiones que ocurren dentro del sistema de comunicación; y medios para cambiar dinámicamente un número de ranuras, por las cuales los nodos del sistemas de comunicación contienden por el acceso a un medio de comunicación inalámbrico del sistema de comunicación, realizándose dicha etapa de cambio dinámico como una función de dicho número de transmisiones monitoreadas . BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La presente invención puede entenderse más con referencia a la siguiente descripción y los dibujos anexos, en donde los elementos similares se proporcionan con los mismos números de referencia. En los dibujos: La Figura 1 ilustra una configuración del nodo maestro múltiple para un sistema de comunicación ejemplificativo de acuerdo con la presente invención; La Figura 2 muestra un periodo de variación de frecuencias de acuerdo con una modalidad ejemplificativa de la presente invención; La Figura 3 muestra una instalación de un número variable de ranuras en un periodo de contención con equidad; y La Figura 4 muestra un diagrama de flujo de la operación de acuerdo con una modalidad ejemplificativa de la invención. DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LAS MODALIDADES PREFERIDAS 1. Resumen La Figura 1 muestra una modalidad ejemplificativa de un sistema de comunicación 100 para controlar la comunicación de señales con variación de frecuencia entre una pluralidad de nodos 102-116 (por ejemplo, estaciones de comunicación) . Debe entenderse que solamente los nodos que se sincronizan a otro pueden comunicarse uno con otro. Puede utilizarse un protocolo de acceso al medio de variación de frecuencia para controlar la comunicación entre los nodos en el servidor en base a redes, redes par a par, redes ad hoc y así sucesivamente. En la Figura 1, solamente los nodos que se sincronizan a otro pueden comunicarse uno con otro. Puede utilizarse un protocolo de acceso al medio de variación de frecuencias, de acuerdo con las solicitudes copendientes arriba mencionadas, para controlar la comunicación entre los nodos en el servidor en base a redes, redes par a par, redes ad hoc y así sucesivamente. La variación de frecuencias dentro de un sistema de comunicación se realiza al transmitir/recibir información utilizando cualquier numero N de frecuencias diferentes (por ejemplo, un número primo, tal como 79 u 83 frecuencias diferentes. El sistema de comunicación cambia repetidamente de frecuencias durante la comunicación, clasificándolas a través de todas las N frecuencias de la secuencia de variación. Las frecuencias se conmutan en ya sea una secuencia aleatoria o predeterminada (es decir, la secuencia de variación) . Una secuencia aleatoria pude utilizarse si un mecanismos se encuentra en el lugar por medio del cual tanto un nodo de transmisión como un nodo de recepción, utilizan la misma técnica de generación aleatoria, o si el transmisor comunica la secuencia aleatoria al receptor. El sistema permanece en cada una de las frecuencias diferentes de la secuencia de variación por un periodo de tiempo seleccionado, referido en la presente como el periodo de variación. De acuerdo con las modalidades ejemplificativas, el periodo de variación puede establecerse en cualquiera de una pluralidad de diferentes duraciones de tiempo. Por ejemplo, en una modalidad ej emplificativa puede seleccionarse que el periodo de variación sea de 100 milisegundos (ms) , 200 ms o 400 ms . El periodo de variación se selecciona por el nodo maestro, que se encuentra en control de la sincronización del sistema de comunicación en un momento dado. Una vez que el periodo de variación se establece por el nodo maestro, no variará al menos que el nodo maestro cambie el periodo de variación o el sistema de comunicación vuelva a sincronizarse a un nuevo nodo maestro con un periodo de variación diferente. Todos los nodos que se sincronizan a un nodo maestro particular reconocen el periodo de variación definido por aquel nodo maestro. La comunicación entre los diversos nodos del sistema de comunicación puede lograrse al sincronizar estos nodos* a la misma frecuencia dentro de la secuencia de variación y al alinear los periodos de variación de tal manera que todos los nodos en comunicación con otros conmuten frecuencias juntos. De acuerdo con las modalidades ejemplificativas, la sincronización se mantiene continuamente y no solo cuando un nodo intenta iniciar o recibir comunicaciones. De esta manera, los datos y otra información pueden transmitirse cada vez que el sistema de comunicación este abierto (es decir, libre de contención) , sin tener que esperar que transcurra un periodo de sincronización. Puede utilizarse un método distribuido o descentralizado de sincronización, por medio del cual cualquiera de los múltiples nodos puede controlar la comunicación y sincronización del sistema. De acuerdo con lo anterior, a cada uno de los nodos 102-116 en la Figura 1 se le asigna una designación jerárquica que representa una prioridad del nodo para controlar la sincronización del sistema de comunicación. El nodo que controla la sincronización en un tiempo dado se referirá de aquí en adelante como un "nodo maestro" . Cualquiera de los nodos restantes que se encuentra en el rango de comunicación del nodo maestro pueden sincronizarse al nodo maestro. Por ejemplo, el nodo 102 de la Figura 1 puede considerarse un nodo maestro para controlar la sincronización del sistema de comunicación. Sin embargo, si el nodo 102 se desconecta (por ejemplo, una estación de comunicación móvil que deja el edificio) , los nodos restantes resuelven qué nodo se convertirá en el nuevo nodo maestro. En la Figura 1, a cada nodo se le asigna una designación jerárquica que representa una prioridad del nodo en la contención para convertirse en un nodo maestro. En una modalidad ej emplificativa, las designaciones jerárquicas son de tres tipos diferentes: (1) una designación de prioridad más elevada referida en la presente como la prioridad de estación maestra; (2) una designación de prioridad intermedia referida en la presente como una prioridad de estación maestra alterna, que es de una prioridad inferior que aquella de una prioridad de la estación maestra; y (3) la designación de prioridad más inferior que representa los nodos que nunca pueden controlar la sincronización. En el ejemplo anterior, el "nodo maestro" puede ser un nodo de ya sea, la prioridad de estación maestra o un nodo de prioridad de estación maestra alterna. Los nodos de prioridad (3) no pueden comunicarse dentro de un sistema de comunicación al menos que un nodo maestro se ubique dentro de su rango de comunicación para controlar la sincronización. Los nodos del sistema de comunicación resuelven qué nodo será el nodo maestro para controlar la sincronización dentro del sistema en cualquier tiempo dado.

- Como se hace referencia en la presente, la frase "sistema de comunicación" se refiere a uno o más nodos que pueden comunicarse uno con otro. Debido a que los nodos son móviles, uno o más sub-sistemas dinámicamente reconfigurados pueden existir dentro del sistema de comunicación. Por ejemplo, una primer pluralidad de nodos puede estar dentro del rango de comunicación de otra y controlada por un primer nodo maestro . Una segunda pluralidad de nodos dentro del sistema de comunicación puede estar en comunicación con otra y controlada por un segundo nodo maestro. Dependiendo de la prioridad asignada a cada nodo, es posible que un nodo único que puede comunicarse con algunos de la primer pluralidad de nodos y con algunos de la segunda pluralidad de nodos intentará convertirse en un nodo maestro. Si el nodo único será exitoso o no depende de la resolución del nodo maestro. 2. Formato de Comunicación a. Periodo de Variación La Figura 2 ilustra una relación de tiempo orientada de un periodo de variación ejemplificativo 200, indicándose la duración de tiempo total seleccionada para el periodo de variación en un mensaje de sincronización 204 (es decir, MSG de Sincronización) del nodo maestro. La frase "periodo de variación" puede abreviarse como "variación" Un nodo maestro controla la sincronización de los nodos en el sistema de comunicación al transmitir el mensaje de sincronización. Un periodo guía se incluye en el periodo de variación como una ayuda para facilitar la sincronización. El periodo guía permite una sincronización más rápida de un nodo a un nodo maestro . Un nodo que recibe la guía puede bloquear la frecuencia del que se volvió nodo maestro antes de recibir un mensaje de sincronización. Cada una de las secciones establecidas en la variación de la Figura 2 ejemplificativa, se describirán ahora . (1) Periodo Guía: El periodo guía asegura que haya energía presente en la frecuencia actual (es decir, una frecuencia guía) suficiente para que cualquier nodo receptor pueda analizar todas las frecuencias posibles en la secuencia de variación. Además, la información se incluye en la guía para permitir que un receptor, una vez que haya detectado energía en una frecuencia particular, determine si esta guía tiene la información de canal/subcanal apropiada. Para detectar una guía, los nodos continuamente se clasifican por todas las N frecuencias de la secuencia de variación de frecuencia buscando una guía transmitida por un nodo maestro. El nodo maestro envía la guía por un periodo de tiempo - suficientemente largo para permitir que un nodo analice todas las N frecuencias durante un periodo de exploración. El periodo de tiempo en el que el nodo maestro envía la guía para asegurar que otros nodos tendrán una oportunidad para analizar todas las N frecuencias es el periodo guía 202. El periodo guía 202 es un periodo de tiempo libre de contención de duración establecida, en el cual se transmite un mensaje guía por el nodo maestro. Esta característica asegura que un nodo de prioridad de estación maestra pueda transmitir inmediatamente la información para establecer comunicación con otros nodos del sistema de comunicación, sin monitorear primero el medio de comunicación antes de transmitir tal información. Esto evita los retrasos típicamente solicitados por un nodo para transmitir tal información en, por ejemplo, un servidor en base al sistema de comunicación. El nodo maestro puede configurarse para guía, por ejemplo, cada 1 a 8 variaciones con el propósito de optimizar los periodos de sincronización contra la sobrecarga para una instalación dada. Un ejemplo de una guía es una señal que incluye la siguiente secuencia: un primer periodo de retraso (es decir, Retraso 1) ; un Preámbulo; un segundo periodo de retraso (es decir, Retraso 2) ; y un mensaje guía. Los - cuatro componentes de esta secuencia pueden repetirse cualquier número de veces, de extremo a extremo, por una duración completa del periodo guía 202. Cada uno de estos cuatro componentes puede describirse como sigue: Retraso 1 Este retraso es el tiempo que toma cambiar, de la conmutación para enviar un Mensaje Guía al tiempo que toma enviar un Mensaje Preámbulo. Preámbulo La inclusión de un Preámbulo hace más fácil que los nodos bloqueen un nodo maestro particular (por ejemplo, una forma de onda construida para proporcionar un bloqueo fácil, el cual se une al inicio de un paquete de datos) . Retraso 2 Es el tiempo que toma la transición desde enviar un Preámbulo hasta enviar un Mensaje Guía. Mensaje Guía Un mensaje guía corresponde a un paquete de datos corto para informarle a otros nodos (a) un canal en el cual el nodo maestro se encuentra operando; (b) un subcanal en el cual el nodo maestro se encuentra operando; y (c) en que frecuencia el nodo maestro se encuentra operando (es decir, cual de las N frecuencias) . El mensaje guía se optimiza para la busca eficiente mediante los nodos restantes. El Mensaje Guía puede incluir, por ejemplo, 5 bytes de datos, 2 bytes indicadores, y 2 bytes de verificación de redundancia cíclica (CRC) o de control de validez. Los bytes indicadores representan los bytes de estructura entre los cuales pueden transmitirse datos. La secuencia guía anterior solamente es a manera de ejemplo, y aquellos expertos en la materia apreciarán que cualquier señal o secuencia de señales puede utilizarse como la guía. Por ejemplo, la guía de arriba podría modificarse para excluir el preámbulo y/o los retrasos. La guía podría ser meramente una señal de soporte de energía para indicar a los receptores que seguirá un mensaje de sincronización. Un periodo guía apropiado debe seleccionarse para responder en cualquier tiempo que un nodo de recepción requiere prepararse para la recepción de cada frecuencia de la secuencia de variación de frecuencias (es decir, el periodo de comunicación, o el tiempo de reposo) y el tiempo que el receptor debe escuchar una frecuencia de la secuencia de variación de frecuencias para detectar el mensaje guía (es decir, el tiempo de recepción guía) . El tiempo de reposo de comunicación, en una modalidad ejemplificativa, puede incluir el tiempo requerido para recibir un preámbulo dentro de un periodo guía. Una situación en el caso más desfavorable ocurre cuando el preámbulo acaba de perder un nodo de recepción de tal manera que el nodo de recepción debe esperar que se envíe un preámbulo subsecuente. De esta manera, un tiempo de reposo de comunicación mínimo corresponde a una suma de dos preámbulos, el retraso 2, un mensaje guía y el retraso 1. Un tiempo de recepción guía corresponde a una cantidad de tiempo requerido para que un nodo se escuche en la frecuencia en la cual el preámbulo se detecto durante una exploración por todas las N frecuencias. El tiempo de recepción guía debe ser lo suficientemente largo para garantizar que se detectará un mensaje guía enviado en esta frecuencia. Un caso más desfavorable ocurre cuando un nodo falla en detectar un mensaje guía, de tal manera que un receptor del nodo debe esperar un mensaje guía subsecuente. Por lo tanto, en una modalidad ejemplificativa, un tiempo de recepción guía corresponde a la suma de dos mensajes guía, el retraso 1, el retraso 2 y 1 preámbulo. Puede calcularse un periodo guía como el número N de frecuencias disponibles en la secuencia de variación de frecuencia, multiplicada por el periodo de comunicación, más el tiempo de recepción guía. De esta manera, un periodo guía representa el tiempo requerido para conmutar a través de cada una de las N frecuencias, preparar la comunicación, y escuchar la frecuencia guía lo suficiente para detectar un mensaje guía. En resumen, la transmisión del mensaje guía durante el periodo guía libre de contención permite que otros nodos dentro del sistema de comunicación determinen que han identificado una frecuencia correcta de la secuencia de variación, así como el canal y el subcanal con el cual el nodo maestro se encuentra en transmisión. Sin embargo, los nodos controlados por el nodo maestro también necesitan determinar cuándo conmutar las frecuencias (es decir, sincronizar sus periodos de variación) , ya que la conmutación de frecuencias debe ocurrir para todas las estaciones en el sistema de comunicación al mismo tiempo. La información de sincronización para sincronizarse a un periodo de variación del nodo maestro, no se incluye en el mensaje guía. Preferentemente, la información pertinente para la sincronización se incluye en un mensaje de sincronización (es decir, MSG Sincronización.) (2) MSG de Sincronización. - El MSG de Sincronización 204 aumenta la habilidad de un nodo para sincronizarse rápidamente a un sistema de comunicación. Aunque solamente se incluye un periodo guía en los periodos de variación que se han diseñado para incluir una guía (por ejemplo, cada 8 varaiaciones) , el mensaje de sincronización se incluye al inicio de cada periodo de variación, sin considerar si un mensaje guía se transmite dentro del periodo de variación. Un nodo maestro solamente puede transmitir su guía libre de contención una vez cada x (por ejemplo, 8) periodos de variación, para minimizar su control libre de contención del medio de comunicación. Sin embargo, el mensaje de sincronización 204 contiene información pertinente para permitir que los nodos se sincronicen al nodo maestro, y esta información pueda transmitirse en cada variación a fin de que ese nodo pueda actualizar sus tiempos de intervalos de variación y ajustarse para la desviación. El mensaje de sincronización también puede contener información pertinente que concierne a un periodo de salida libre de contención, durante el cual un nodo maestro puede transmitir información a todos los nodos del sistema de comunicación sin contención. Cuando se ha ubicado un mensaje de sincronización, los nodos pueden identificar en que canal y frecuencia (es decir, número de variación) el nodo maestro se encuentra actualmente para ayudar en el proceso de sincronización. El mensaje de sincronización, se utiliza para transmitir una cuenta del contador de variaciones que refleja una cuenta que permanece en un contador de variaciones del nodo maestro cuando establece el mensaje de sincronización. El contador de variaciones registra la duración de tiempo de un periodo de variación. En base a la cuenta restante transmitida por el nodo maestro en el mensaje de sincronización, un nodo puede substraer la cuenta apropiada para el procesamiento y retrasos de transmisión, y después escribir el resto en un registrador del contador de variaciones a fin de que la interrupción 7 - del contador de variaciones ocurrirá aproximadamente al mismo tiempo que ocurre una interrupción del contador de variaciones en el nodo maestro. Esto permite al nodo sincronizar su periodo de variaciones al periodo de variaciones del nodo maestro. (3) De salida - Un nodo maestro puede comunicar mensajes a todos los nodos con los cuales se encuentra en sincronización en un sistema de comunicación durante un periodo de salida libre de contención 206. El periodo de salida 206 puede utilizarse por los nodos maestros para descargar cualquier dato en fila sin contención. Esto permite la transferencia óptima de datos para el nodo maestro, y puede utilizarse para las configuraciones en donde el nodo maestro también es, por ejemplo, el servidor en una LAN. El periodo de salida es de duración variable según se requiera. Por ejemplo, este periodo puede expanderse en variaciones que no incluyen un periodo guía. Un nodo maestro puede configurarse para transmitir un número máximo de mensajes que pueden transferirse durante este periodo, o cualquier número de mensajes menor al máximo, con el mínimo igual a 0. (4) Tiempo Limitado - Un periodo de tiempo limitado, libre de contención, opcional 208 puede mantener los servicios de tiempo limitado. El periodo de tiempo representado por el periodo guía, el periodo del mensaje de sincronización., el periodo de salida y el periodo de tiempo límite opcional, representan colectivamente un primer periodo de tiempo, referido en la presente como un periodo "A" libre de contención. La porción restante del periodo de variación es un periodo de contención durante el cual los nodos sincronizados unos a otros dentro un sistema de comunicación compiten por el acceso al medio de comunicación. Este periodo de contención se refiere en la presente como un periodo "B" que se inicia por lo que se refiere en la misma como un "inicio de B" . Durante el periodo de contención, los nodos pueden contender por el acceso al medio de comunicación utilizando un protocolo de contención, tal como aquel descrito en la Patente de E.U. No. 5,231,634 comúnmente cedida, la descripción de la cual se incorpora en su totalidad en la presente como referencia. (5.) Inicio de B - Un mensaje de inicio de B 210 se transmite mediante el nodo maestro para anunciar a todos lo nodos el inicio de un "periodo B" . (6) Periodo B - Un periodo "B" 212 es un periodo de contención de acceso aleatorio, durante el cual el nodo maestro y todos los otros nodos pueden comunicarse unos con otros . Habiendo tratado el contenido de un periodo de variación utilizado por los nodos para comunicarse de acuerdo con las modalidades ejemplificativas de la presente invención, la atención ahora se dirigirá al periodo de exploración. Un periodo de exploración corresponde a un periodo durante el cual un nodo analiza un guía para sincronizarse a un nodo maestro. Un periodo de exploración también se utiliza para buscar guías para detectar la existencia de otros nodos (es decir, de prioridad de estación maestra o de prioridad de estación maestra alterna), que transmiten guías, b. Periodo de exploración Un periodo de exploración corresponde al tiempo que un nodo no maestro explora, antes de determinar que un nodo maestro no existe. Por ejemplo, cuando un nodo maestro envía una guía al menos una cada 8 variaciones, los nodos deben ubicar una guía dentro de ese periodo. En una secuencia de variación normal, una transición de una • frecuencia a la siguiente frecuencia ocurre en un orden no secuencial predeterminado, de acuerdo a las modalidades ejemplificativas . Sin embargo, cuando un nodo esta explorando una guía, comenzará a explorar con la frecuencia actual en la que se encuentra y ascenderá en la frecuencia en orden secuencial hasta que se explore la Nésima frecuencia. La secuencia de variación entonces se envuelve alrededor de la primer frecuencia y continua de nuevo a - través de la secuencia de frecuencias . c . Desviación de Frecuencias Los contadores de variaciones incluidos en los nodos se resincronizan cada periodo de variación para corregir los errores asociados con las tolerancias de sinconización para cada nodo. Cada periodo de variación, los contadores sincronizados pueden cancelarse por varias cuentas, y si los nodos no se resincronizan con frecuencia, pueden desviarse. Debido que los nodos se resincronizan cada periodo de variación, la desviación de frecuencia se corrige en cada periodo de variación. Sin embargo, las modalidades ej emplificativas también pueden explicar la desviación de frecuencias al inicio de cada periodo de variación. Por ejemplo, el nodo maestro pueden retrasarse en enviar el mensaje de sincronización, por un periodo de tiempo predeterminado referido en la presente como un periodo de desviación. El nodo maestro necesita no retrasarse en enviar la guía durante las variaciones que incluyen un periodo guía, ya que no es importante para los nodos sincronizados recibir mensajes guía. Con la excepción de la guía, ningún dato se envía al inicio o fin de un periodo de variación dentro del periodo de desviación. El periodo de desviación difiere dependiendo de la duración del periodo de variación. En modalidades ejemplificativas, los mensajes de sincronización pueden omitirse por un máximo de 4 periodos de variación antes de que se haga la determinación de que la sinconización se ha perdido. En este caso, el grado de error debe multiplicarse por 4. El resultado se multiplica por 2 para explicar el nodo maestro que se cancela de una ganancia de 100 partes por millón (PPM) mientras el nodo se cancela por una pérdida de 100 PPMs, creando una proporción de error de aproximadamente .08%. d. Formato del Mensaje Para proporcionar comunicación entre nodos que utilizan variación y sincronización de frecuencia, puede establecerse un protocolo para transmitir datos y otra información de acuerdo con la Patente de E.U. No. 5,231,634 arriba mencionada. De acuerdo con modalidades ejemplificativas, los datos pueden transmitirse en estructuras, empleándose diferentes tipos de estructuras según sea necesario. Cada estructura puede incluir un encabezado de estructura, y se reservan los bits sin utilizar restantes, adicionales y se establecen a cero al menos que se especifique de otro modo. De acuerdo a las modalidades ej emplificativas, puede utilizarse un encabezado de estructura estándar en todas las estructuras con la excepción de un mensaje guía. Un encabezado de estructura estándar incluye, un indicador para indicar el inicio de la estructura, un código de identificación de un nodo de transmisión (por ejemplo, si el nodo es una estación maestra, estación maestra alterna, o una estación de baja prioridad) , información de control (por ejemplo, nivel de energía de transmisión, técnica de compresión de datos, velocidad de comunicación, y así sucesivamente) , duración del control de acceso al medio (por ejemplo, longitud de la estructura de nodo/estructura hasta CRC), información de seguridad y canal/subcanal . La porción tipo nodo/estructura del encabezado estándar puede especificar la diversidad de antena (es decir, indicando que antena esta por utilizarse como el nodo de envío) , el tipo de nodo (es decir, la estación maestra, estación alterna o estación) y el tipo de estructura. Los tipos de estructura incluyen, una estructura guía, una estructura de resincronización, una estructura de reconocimiento de resincronización, una estructura de sincronización, una estructura de solicitud para enviar (RTS) , una estructura de despejar para enviar (CTS) , una estructura de acceso al medio de solicitud (RMA) , una estructura de reconocimiento del control de acceso al medio (MACK) , una estructura de reconocimiento del control de enlace lógico (LACK) , una estructura de mensaje de datos, una estructura de mensaje de atención, y así sucesivamente. Las direcciones del origen y destino para la información incluida en la estructura, puede incluirse en una definición en el encabezado extendido especificado por el usuario. El encabezado de estructura estándar puede incluir un encabezado seguido por una dirección de destino y una dirección de origen. Un inicio del mensaje B puede enviarse mediante un nodo maestro actual para indicar el inicio de un periodo de contención. Los nodos deben escuchar el mensaje para participar en el periodo de contención, y los nodos hasta recibir este mensaje, utilizarán una definición de ranura y la aplicarán a la variación actual. El inicio del mensaje B contiene un campo que define el tiempo máximo para esperar el inicio sucesivo de mensajes B en variaciones sucesivas antes de iniciar la contención sin él. Un mensaje guía puede ser energía (por ejemplo, un mensaje) que se envía al inicio de algunas variaciones mediante el nodo maestro. En una modalidad ejemplificativa, el mensaje guía puede ser un mensaje relativamente corto que se repite varias veces. Un mensaje guía puede incluir un indicador que indica el inicio del mensaje guía, un indicador del tipo de estructura para confirmar que un mensaje guía se esta transmitiendo, una identificación de seguridad del nodo maestro que envía el mensaje guía, el canal y subcanal del maestro, una porción de CRC y un indicador de terminación.

Un mensaje de resincronización puede, de acuerdo con modalidades ejemplificativas, tener una de dos versiones. Una primer versión es un mensaje de difusión enviado por un maestro en un periodo de salida para informar a todos los nodos sincronizados al nodo maestro que un segundo nodo maestro se ha ubicado, al cual todos los otros nodos deberán sincronizarse. Esta primer versión del mensaje de resincronización. no requiere reconocimiento. Una segunda versión del mensaje de resincronización puede ser un mensaje dirigido desde un nodo designado como un maestro alterno hacia un primer nodo de la estación maestra durante el periodo de contención, para informar a la primer estación maestra que existe un segundo nodo de la estación maestra. El nodo maestro alterno envía información acerca del segundo nodo maestro al primer nodo de la estación maestra. Hasta la recepción de esta información, la primer estación maestra envía un mensaje de reconocimiento de resincronización para informar a todos los nodos de la identidad del nuevo maestro (es decir, la identidad de ya sea el primer nodo maestro o el segundo nodo maestro, dependiendo del protocolo de resolución del maestro) . Este mensaje incluye, la información extendida del control de acceso al medio, el canal/subcanal del nuevo maestro, el número de variación que sirve como un índice en el tablero de frecuencias del canal para encontrar un mensaje de sincronización, una duración de variación, información de CRC y un indicador de terminación. Un mensaje de reconocimiento de resincronización se envía desde un nodo maestro y se difunde hacia todas las estaciones. Este mensaje de reconocimiento puede enviarse en respuesta a un nodo que envía un mensaje de resincronización, al nodo maestro e informa a todos los nodos sincronizados al nodo maestro, resincronizarse a un nuevo maestro en la frecuencia especificada en el mensaje. De esta manera, un mensaje de reconocimiento de resincronización incluye, un control de acceso al medio extendido, un canal/subcanal del nuevo maestro, un número de variación de sincronización utilizado para ubicar el mensaje de sincronización, una duración de variación, una identificación del nuevo maestro al cual todas las comunicaciones deben sincronizarse, una porción de CRC y un indicador de terminación. El menaje de Sincronización enviado por un nodo maestro al inicio de cada periodo de variación contiene la información para los nodos para ajustar sus contadores de variaciones, para mantener la sincronización de variación a variación. Un mensaje de sincronización incluye, una porción de control de acceso al medio extendido, un nombre del nodo (por ejemplo, ASCII) del nodo maestro, una porción de control para definir la variación (es decir, si la siguiente variación contendrá o no guía, si la variación se dedica a la búsqueda, o si es variación regular) , un número de variación, una duración de variación, una porción de CRC y un indicador de terminación. 3 , Operación del Sistema de Comunicación. a. Inicialización De acuerdo con la presente invención, las modalidades ejemplificativas incluyen la etapa de inicializar el sistema de comunicación al sincronizaar los nodos a un primer nodo. La inicialización de un nodo designado con una prioridad de estación maestra es relativamente directa. Cuando se requiere un nodo designado con una prioridad de estación maestra para inicializar, inmediatamente establece su contador de variaciones e inicia guiando y enviando mensajes de sincronización. Debido a que es de prioridad mucho más elevada, no busca otros nodos de prioridad de estación maestra antes de intentar asumir un papel como un nodo maestro por sí mismo. Los nodos no maestros (por ejemplo, un nodo de baja prioridad o un nodo de prioridad de estación maestra alterna, que actualmente no se encuentra operando como un nodo maestro) se inicializanal al explorar primero una guía durante un periodo de exploración. Dependiendo de una configuración del sistema de comunicación, un nodo explorará una guía que se iguale a un - suconjunto de su canal y subcanal (así como a cualquier información de identificación de seguridad) . Debido al detalle con respecto a la inicialización de la sincronización en un sistema de comunicación, la exploración de múltiples estaciones maestras, la exploración de múltiples nodos (estaciones alternas) y la sincronización a una estación maestra recientemente detectada no constituyen por si mismas una porción de la presente invención, y debido a tales características se describen en las solicitudes copendientes antes mencionadas, el tratar de manera adicional estas características es innecesario, b. Optimización del Control del Acceso al Medio En un protocolo de control del acceso al medio como se describe en la patente '634, el acceso a un medio de comunicación compartido por múltiples nodos se controla al detectar un medio de comunicación por un primer nodo, para determinar si el medio de comunicación se encuentra en uso. Si no, el primer nodo transmite un mensaje de solicitud para enviar, que incluye la información de la duración de la reservación. El mensaje de solicitar para enviar se recibe por un segundo nodo, al cual esta por enviarse la información. Hasta la recepción del mensaje de solicitar para enviar, el segundo nodo transmite un mensaje de despejar para enviar, que incluye la información de la - - duración de reservación a nombre del primer nodo, después de la cual el primer nodo entonces transmite información al segundo nodo. Un nodo que transmite datos, primero calcula la cantidad de tiempo (es decir, tiempo de reservación) que tomara el proceso de transmisión total, y después selecciona un tiempo de "ranura" aleatorio para iniciar la transmisión. Si el medio de comunicación se encuentra libre, el nodo de envío transmitirá un mensaje de RTS, y después esperará la recepción de una estructura de CTS proveniente del nodo de recepción. Todos los nodos que reciben ya sean un RTS o un CTS diferirán de contender por el tiempo especificado en cualquier estructura (es decir, ambas estructuras, RTS o CTS, contienen el tiempo de reservación) durante la operación típica. Como se describe en la patente '634, para preservar el acceso equitativo a la red, el tiempo de contención se divide en un número fijo de ranuras, para lo cual los nodos contienden para tener acceso al medio de comunicación inalámbrico. Por ejemplo, refiriéndose a la Figura 3 de la presente solicitud, el tiempo de contención se divide en dos periodos fijos: un periodo equitativo 302 y un periodo diferido 304, ambos de los cuales se dividen en un número fijo de ranuras. El periodo equitativo precede al periodo diferido. Los nodos en el estado - equitativo seleccionan un tiempo de ranura aleatorio para transmitir en el periodo equitativo, y los nodos en el estado diferido seleccionan un tiempo de ranura aleatorio en el periodo diferido. Un nodo que ha ganado la contención aún en el estado equitativo se cambiará al estado diferido. Los nodos en el estado diferido que no han ganado la contención entraran al estado equitativo. En un sistema de comunicación tal como aquel descrito en la patente '634, el número de ranuras equitativas y diferidas puede afecta significativamente el rendimiento del sistema. Como se menciono previamente, en un sistema con un número grande de nodos inalámbricos que contienden por el acceso al medio al mismo tiempo, se desea un número más grande de ranuras equitativas y diferidas, mientras se desean menos ranuras cuando solamente uno o dos nodos inalámbricos contienden por el acceso al medio. Por ejemplo, si el nodo 102 de la Figura 1 es el único nodo que quiere enviar datos en un tiempo dado, el nodo 102 tendría que elegir una ranura en el periodo diferido, que es al menos más largo que el periodo equitativo. De esta manera, si el periodo equitativo fue una ranura, el nodo 102 podría transmitir a un mínimo de un tiempo de ranura. Si el periodo equitativo fue de cuatro ranuras, el nodo 102 tendría que esperar al menos cuatro periodos de tiempo de ranura. Sin embargo, teniendo una ranura equitativo no funcionaría en un sistema más grande. Por ejemplo, si cuatros nodos quieren el acceso al medio al mismo tiempo, y todos terminan en el periodo equitativo, los cuatros contenderían en la misma ranura y ninguno de los cuatro nodos ganaría la contención. Consecuentemente, ninguno de los cuatro nodos será capaz de transmitir datos. De acuerdo con lo anterior, la presente invención se dirige a un método y aparato para monitorear el número de nodos inalámbricos en el sistema de comunicación en cualquier tiempo dado, y ajustar el número de ranuras de acuerdo con lo anterior. Por ejemplo, en donde un sistema de comunicación se configura con un punto de acceso al cual todos los nodos en el sistema dirigen los datos, el punto de acceso puede incluir una estación maestra configurada como se describe arriba. El punto de acceso entonces puede monitorear el número de transmisiones de datos en un periodo de tiempo dado. En base a esta información, la estación maestra puede configurar el número de ranuras diferidas ( "M" en la Figura 3) y/o el número de ranuras equitativas ( "N" en la Figura 3) a través, por ejemplo, del Inicio del mensaje B. En un sistema de comunicación de punto de acceso, en donde todos los nodos se comunican a través de un "punto de acceso" (AP) , un nodo que desea transmitir datos sobre el sistema de comunicación, enviará un paquete al punto de acceso con su dirección "origen" incluida. El punto de acceso crea una lista unida de diferentes nodos "origen", de los cuales recibe un paquete. Esta lista se ordena mediante, por ejemplo, una marca de tiempo asociada con el tiempo en el cual el paquete se recibió. Por lo tanto, para descubrir si había más de un nodo transmitiendo en los últimos dos segundos, el punto de acceso examinaría la marca de tiempo del segundo elemento en la lista unida para observar si estuvo dentro de los últimos dos segundos. Además, si había ocho elementos en la lista, el punto de acceso puede determinar si había por lo menos ocho nodos comunicándose dentro de los últimos cinco segundos, al examinar la marca de tiempo del último elemento para observar si ocurrió dentro de los últimos cinco segundos. Esta información puede utilizarse entonces para ajustar automáticamente el número de ranuras equitativas y/o diferidas . Como apreciarán aquellos expertos en la materia, el número de nodos actualmente activos en un sistema de comunicación (es decir, por arriba de un periodo de tiempo predeterminado) , puede evaluarse en cualquier manera conocida, para reevaluar el número de ranuras. Por ejemplo, el número de ranuras que proporcionan el rendimiento óptimo puede determinarse para cada uno de un número diferente de nodos en el sistema de comunicación.

Esta información puede entonces almacenarse en el punto de acceso. Subsecuentemente, el punto de acceso puede determinar el número de nodos actualmente activos en el sistema de comunicación por arriba de un periodo de tiempo predeterminado, y utilizando la información almacenada en el punto de acceso, reestablecer el número de ranuras para el siguiente periodo de tiempo predeterminado en base a las condiciones en el periodo de tiempo actual. El periodo de tiempo, durante el cual las transmisiones de datos se monitorean, puede establecerse por el usuario. La Figura 4 ilustra la operación de acuerdo a una modalidad ejemplificativa. En la etapa 402, una estructura de lista unida que tiene un número predeterminado de elementos (por ejemplo, ocho elementos en una modalidad ejemplificativa) se inicia. La lista se utiliza para almacenar las marcas de tiempo asociadas con el número predeterminado de nodos origen activos dentro del tiempo predeterminado. Para los propósitos de la siguiente exposición, se utilizará un número máximo de ranuras cuando al menos ocho nodos origen se encuentren activos en el sistema de comunicación por arriba de un periodo de cinco segundos . En la etapa 404, el número máximo de ranuras (por ejemplo, 8) se inicia a un establecimiento normal. Este establecimiento normal puede, por ejemplo, ser cuatro ranuras diferidas y cuatro ranuras equitativas. En la etapa 406, se establece un contador utilizado para monitorear la expiración del periodo de tiempo predeterminado. El periodo de tiempo predeterminado puede, por ejemplo, ser un periodo de tiempo variable que se establece en la base de la actividad actual. Por ejemplo, el periodo de tiempo predeterminado puede reducirse a un segundo si la actividad dentro del sistema de comunicación es relativamente ligera, según se determina por el número de marcas de tiempo incluidas en la lista unida durante el periodo de cinco segundos originalmente establecido. Alternativamente, si la actividad en el sistema de comunicación se determina subsecuentemente por ser fuerte (como se refleja, por ejemplo, al examinar la marca de tiempo del elemento final en la lista, para determinar si ocurrió dentro de los últimos cinco segundos) , entonces el periodo del contador puede regresarse a su valor original (es decir, cinco segundos) . Por supuesto, puede utilizarse cualquier número de diferentes periodos de tiempo predeterminados, seleccionándose los periodos de tiempo predeterminados en base a la actividad actual en el sistema de comunicación. En la etapa 408, un administrador del evento (que puede configurarse como un procesador dentro del punto de acceso) , monitorea la actividad del nodo origen dentro del periodo de tiempo predeterminado. En la etapa 410, el administrador del evento determina si un paquete actualmente recibido de información corresponde a un nodo origen ya incluido en la lista unida. Si es así, el administrador del evento mueve el nodo origen a la cabeza de la lista unida en el bloque 412, y actualiza la marca de tiempo asociada con la recepción de ese paquete de datos. Alternativamente, si el nodo origen no se encuentra ya en la lista unida, entonces se almacena en el elemento final de la lista unida, por ejemplo, al copiar la dirección del nodo origen y la marca de tiempo asociada con la recepción de este paquete en el bloque 414. El administrador del evento entonces mueve el elemento final a la cabeza de la lista unida en el bloque 412. Por ejemplo, si se detecta un noveno paquete, reemplaza el elemento final en el bloque 414, y el elemento final entonces se mueve hacia la cabeza de la lista en el bloque 412, ya que constituye el dato más recientemente recibido. Para establecer el número de ranuras utilizadas por el sistema de comunicación, el administrador del evento realiza una secuencia de etapas durante la expiración de cada periodo de tiempo predeterminado. Más particularmente, en el bloque de decisión 416, el administrador del evento determina si un segundo elemento en la lista unida se introdujo en la estructura de lista unida dentro de los últimos cinco segundos. Si no, el administrador del evento puede determinar que el sistema de comunicación se encuentra operando en un nivel muy ligero de operación, y puede reducir el número de ranuras al mínimo a través de la etapa 418. En una modalidad ejemplificativa, un número mínimo de ranuras se utilizan cuando al menos dos nodos origen activos existen en el sistema de comunicación por arriba del periodo de tiempo predeterminado (por ejemplo, una ranura equitativa y una ranura diferida) . Una ramificación alterna del bloque de decisión 416 ocurre si un segundo elemento del nodo origen estuvo activo dentro del periodo de tiempo predeterminado de cinco segundos. En este caso, el bloque de decisión 420 determina si un elemento final de la lista unida ocurrió dentro de los últimos cinco segundos. Si no, entonces la operación procede al bloque 422, en donde se determina que existe un modo ligero de operación, de tal manera que un número intermedio de ranuras se selecciona para utilizarse en el sistema de comunicación. En una modalidad ejemplificativa, se utilizan tres ranuras (por ejemplo, dos ranuras equitativas y una ranura diferida) . Una ramificación alterna del bloque de decisión 420 ocurre si el elemento final de la estructura de lista unida ocurrió dentro de los últimos cinco segundos. En - este caso, el número máximo de ranuras se establece para iniciar un modo normal de operación (por ejemplo, ocho ranuras, cuatro de las cuales son ranuras equitativas y cuatro de las cuales son ranuras diferidas) . De esta manera, el número de ranuras puede configurarse como sigue: (1) si el punto de acceso detecta no más de dos nodos activos en el periodo de tiempo predeterminado, pueden utilizarse dos ranuras (por ejemplo, una ranura equitativa y una ranura diferida); (2) si el punto de acceso observa ocho o menos nodos activos, pueden utilizarse tres ranuras (es decir, dos ranuras equitativas y una ranura diferida) ; y (3) si el punto de acceso observa ocho o más nodos activos, pueden utilizarse ocho ranuras (es decir, cuatro ranuras equitativas y cuatro ranuras diferidas) . Por supuesto, puede utilizarse cualquier número de ranuras en conjunto con las modalidades ejemplificativas de la presente invención. Además, cualquier criterio puede utilizarse para establecer el número de ranuras asociado con un nivel de actividad dado en el sistema de comunicación. Como apreciarán aquellos expertos en la materia, las categorías de actividad utilizadas para definir el número de ranuras necesariamente será una función del tiempo predeterminado, sobre el cual se monitorea la actividad del sistema de comunicación. De acuerdo con lo anterior, puede utilizarse un planteamiento empírico para determinar un periodo de tiempo apropiado, sobre el cual monitorear la actividad, a fin de que las diferentes categorías de ranuras utilizadas tengan un efecto significativo en el rendimiento del sistema. Aunque la exposición anterior se enfocó en el monitoreo de las transmisiones de datos reales en un periodo de tiempo predeterminado para medir la actividad del sistema de comunicación y establecer dinámicamente el número de ranuras utilizadas, aquellos expertos en la materia apreciarán que existen numerosas variaciones. Por ejemplo, en lugar de monitorear las transmisiones de datos a través de un punto central de un sistema de comunicación, tal como un punto de acceso que une dos tipos diferentes de medios de comunicación (por ejemplo, un medio inalámbrico y un medio cableado) , puede utilizarse cualquier información que sirva como una indicación de la actividad del sistema de comunicación. Por ejemplo, en lugar de monitorear la transmisión de datos reales, los mensajes de solicitud para enviar pueden monitorearse y utilizarse para ajustar el número de ranuras. El monitoreo de mensajes.de RTS evita la necesidad de incluir un punto de acceso a través del cual las transmisiones de todos datos ocurren en el sistema de comunicación.

Además, aquellos expertos en la materia apreciarán que el número de ranuras puede establecerse según se desee por el usuario. Además, mientras ambas ranuras, equitativas y diferidas, como se describe en la patente '634, se han incorporado en la exposición de una modalidad ejemplificativa de la presente invención, aquellos expertos en la materia apreciarán que no es necesaria una distinción entre ranuras, equitativas y diferidas. Es decir, el número de ranuras utilizadas, sin considerar si son ranuras equitativas o diferidas puede ajustarse dinámicamente. Además, en donde se utilizan las ranuras equitativas y diferidas, tales como aquellas descritas en la patente '634, no necesita determinarse una proporción de 1:1 entre estas ranuras de diferente categoría. Preferentemente, la proporción de ranuras equitativas a ranuras diferidas puede ajustarse dinámicamente ya sea como, un ajuste dinámico sólo, o en combinación con un ajuste para el número total de ranuras. Se apreciará por aquellos expertos en la materia que la presente invención puede incorporarse en otras formas específicas, sin apartarse del espíritu o características esenciales de la misma. Por lo tanto, las modalidades actualmente descritas se consideran en todos los aspectos ser ilustrativas y no restrictivas. El alcance de la invención se indica por las reivindicaciones anexas en lugar de la descripción anterior y se propone que todos los cambios que caigan dentro del significado y rango y equivalencia de las mismas se abarque en las mismas.

Claims (7)

1. NOVEDAD DE LA INVENCIÓN Habiendo descrito la presente invención se considera como novedad y por lo tanto se reclama como propiedad lo descrito en las siguientes reivindicaciones : 1. Un aparato para controlar la comunicación inalámbrica entre nodos plurales en un sistema de comunicación de variación de frecuencia que comprende: un medio para monitorear un número de transmisiones que ocurren dentro del sistema de comunicación; y medios para cambiar dinámicamente un número de ranuras, por las cuales los nodos del sistema de comunicación contienden por el acceso a un medio de comunicación inalámbrico del sistema de comunicación, realizándose dicho cambio dinámico como una función de dicho número de transmisiones monitoreadas .
2. 2. Un aparato según la reivindicación 1, caracterizado porque dicho medio de monitoreo detecta un número de transmisiones de paquetes de datos enviadas dentro de un periodo de tiempo predeterminado .
3. 3. Un aparato según la reivindicación 1, caracterizado porque dicho medio de monitoreo detecta un número de mensajes de solicitar para enviar, enviados dentro de un periodo de tiempo predeterminado.
4. 4. Un aparato según la reivindicación 1, caracterizado porque dicho medio de monitoreo incluye además : medios para mantener una lista unida de nodos que han transmitido información dentro de un periodo de tiempo predeterminado .
5. 5. Un aparato según la reivindicación 4, caracterizado porque dicha lista unida incluye la información de la marca de tiempo, que considera un tiempo en el cual cada uno de dichos nodos transmitió información, ordenándose dicha lista unidad de acuerdo a dichas marca de tiempo.
6. 6. Un aparato según la reivindicación 1, caracterizado porque dicho medio para cambiar de manera dinámico se realiza como una función de dicho número de transmisiones monitoreadas recibidas en un periodo de tiempo predeterminado, siendo variable dicho periodo de tiempo predeterminado en base a la actividad del sistema de comunicación.
7. 7. Un método para controlar la comunicación inalámbrica entre nodos plurales en un sistema de comunicación que comprende las etapas de: monitorear un número de transmisiones que ocurren dentro del sistema de comunicación; y cambiar dinámicamente un número de ranuras, por las cuales los nodos del sistema de comunicación contienden por el acceso a un medio de comunicación inalámbrico del sistema de comunicación, realizándose dicha etapa de cambio dinámico como una función de dicho número de transmisiones monitoreadas.