PT104868A - Método e aparelho para captura determinística de um canal de comunicação partilhado entre tecnologias baseadas em contenção - Google Patents

Abstract

A PRESENTE INVENÇÃO PERMITE ESTABELECER COMUNICAÇÕES COM GARANTIAS DE PONTUALIDADE, VULGO COMUNICAÇÕES DE TEMPOREAL, NUM MEIO PARTILHADO (1) POR VÁRIAS TECNOLOGIAS BASEADAS EM CONTENÇÃO. O MÉTODO DE TRANSMISSÃO PROPOSTO UTILIZA UMA ESTAÇÃO (APARELHO) DE TEMPO-REAL (12) QUE PRECEDE A TRANSMISSÃO DO PACOTE DE TEMPO-REAL (31) DE UMA SEQUÊNCIA DE RUÍDO (30) QUE OCUPA (E CORROMPE) O MEIO DE COMUNICAÇÃO (1) DURANTE UM PERÍODO DE TEMPO PREFERENCIALMENTE CORRESPONDENTE AO TEMPO MÁXIMO DE TRANSMISSÃO DE UM PACOTE POR QUALQUER TECNOLOGIA BASEADA EM CONTENÇÃO QUE EXISTA NA VIZINHANÇA, DORAVANTE DESIGNADA ALIENÍGENA. DESTA FORMA, AINDA QUE EXISTAM TRANSMISSÕES ALIENÍGENAS EM CURSO NO INSTANTE DE ARRANQUE DA SEQUÊNCIA DE RUÍDO (30), ESSAS TRANSMISSÕES COMPLETAR-SE-ÃO NO SEU DECURSO, SENDO AS ESTAÇÕES ALIENÍGENAS IMPEDIDAS DE ACEDER AO MEIO (1) ENQUANTO ESTE SE MANTIVER OCUPADO QUER PELA SEQUÊNCIA DE RUÍDO (30) QUER PELA TRANSMISSÃO DE TEMPO-REAL (31) QUE LHE SUCEDE.

Description

DESCRIÇÃO

"MÉTODO E APARELHO PARA CAPTURA DETERMINÍSTICA DE UM CANAL DE COMUNICAÇÃO PARTILHADO ENTRE TECNOLOGIAS BASEADAS EM CONTENÇÃO"

Domínio técnico da invenção O invento refere-se a um método e a um aparelho capazes de assegurar o acesso e a captura determinística de um meio de comunicação no qual uma banda de frequências é partilhada entre tecnologias de comunicação baseadas em contenção.

Sumário da invenção É objectivo da presente invenção fornecer solução para o acesso e a captura deterministica de um meio de comunicação no qual uma banda de frequências é partilhada entre tecnologias de comunicação baseadas em contenção, nomeadamente para comunicações com garantias de pontualidade, ditas de tempo-real. A presente invenção descreve um método de captura de um meio de comunicação (1) partilhado caracterizado pela transmissão de uma sequência de ruido (30) seguida, num tempo inferior ao de avaliação de canal desimpedido, pela transmissão de um pacote de dados (31) por uma estação de tempo real (12).

Uma realização preferencial da presente invenção tem a caracteristica de a dita sequência de ruido (30) ser efectuada por um sintetizador de ruído (8) e iniciar-se em qualquer instante de tempo, ainda que o meio de comunicação (D se encontre ocupado por transmissões de estações de comunicação baseadas em contenção, ditas alienígenas. 1

Uma realização mais preferencial da presente invenção tem a caracteristica de a dita sequência de ruido (30) ter uma potência de transmissão igual ou superior à tecnologia de comunicação alienígena que se pretende inibir.

Uma realização ainda mais preferencial da presente invenção tem a caracteristica de a dita sequência de ruído (30) possuir uma duração superior à duração do maior pacote de qualquer tecnologia de comunicação alienígena que se pretende inibir, ou garantindo que a sua conclusão ocorre sempre num instante posterior ao fim de qualquer comunicação alienígena que a tenha antecedido.

Uma ainda outra realização preferencial da presente invenção tem a caracteristica de a dita sequência de ruído (30) empregar uma transmissão numa banda de frequências (23) que inclui a banda de dados (21) e que resulta na avaliação do meio como ocupado por todas as tecnologias de comunicação alienígenas que se pretendem inibir.

Uma realização preferencial da presente invenção tem a caracteristica do envio do dito pacote de dados (31) através de uma transmissão iniciada após a dita sequência de ruído (30), pelo transceptor comercial (9), numa janela temporal de duração inferior ao menor tempo de avaliação de canal desimpedido de qualquer tecnologia de comunicação alienígena a inibir.

Uma realização mais preferencial da presente invenção tem a caracteristica de uma transmissão de ruído secundária e simultânea (32) nas bandas adjacentes, sub-banda baixa de interferência (20) e sub-banda alta de interferência (22), sempre que existam tecnologias de comunicação alienígenas 2 que operem sobre a banda de dados (21) mas que se caracterizem por utilizar bandas de rádio-frequência mais largas.

Uma ainda outra realização preferencial da presente invenção tem a caracteristica de realizar a transmissão de dados de tempo-real, por uma estação mestre (12), através da transmissão de uma sequência de ruido (30), na banda de interferência (23), seguida de um pacote de dados de disparo (40), na banda de dados (21), e da subsequente transmissão de pacotes de dados de tempo-real (71) por estações escravas, na banda de dados (21), numa janela temporal protegida (41) de interferência de tecnologias comunicação alienígenas.

Uma outra realização mais preferencial da presente invenção tem a caracteristica de transmitir um pacote de disparo (40) por uma estação mestre (12), imediatamente após a sequência de ruído (30), caracterizado por definir os limites temporais do ciclo elementar (44) e o escalonamento das transmissões na janela protegida (41).

Uma outra realização ainda mais preferencial da presente invenção tem a caracteristica de transmitir pacotes de dados na janela protegida (41), através do envio de pacotes de dados de tempo-real (71) por estações escravas nos instantes definidos pelo pacote de disparo (40), que ocupam porções de tempo disjuntas na janela protegida (40), nunca se sobrepondo, estando separadas por um tempo mínimo igual ou superior ao espaçamento inter tramas associado à tecnologia de comunicação de dados empregue. 3

Uma realização preferencial da presente invenção tem a caracteristica de compreender a transmissão de ruído secundário (32) em simultâneo com o pacote de disparo (40) nas bandas adjacentes, sub-banda baixa de interferência (20) e sub-banda alta de interferência (22) .

Uma realização preferencial da presente invenção tem a caracteristica de manter a captura do meio de comunicação (1) na janela temporal protegida (41) entre o pacote de disparo (40) e a primeira transmissão de tempo-real (71) de uma estação escrava e entre as transmissões de tempo-real (71) destas estações, pela injecção de sequências de ruído (70) e (72), na banda de interferência (23), que impedem as estações alienígenas de detectar o meio livre e iniciar uma transmissão que corrompa a janela protegida (41).

Uma ainda outra realização preferencial da presente invenção tem a caracteristica de transmitir uma sequência de ruído secundária (32), nas sub-bandas baixa (20) e alta (22) de interferência, que impede as estações alienígenas de detectar o meio livre e iniciar uma transmissão que corrompa a janela de contenção (42). A presente invenção descreve ainda um aparelho (12) de captura e manutenção de um canal de comunicação partilhado com tecnologias alienígenas, caracterizado por compreender uma sub-estação convencional (11), preferencialmente constituída por um transceptor comercial (9) e um controlador de comunicações (10), e um sintetizador de ruído configurável (8), preferencialmente constituído por um FPGA, Field Programmable Gate Array (7), dois conversores digital-analógico (5) e (6) , e dois emissores, front-ends, de rádio-frequência (3) e (4). 4

Uma realização preferencial da presente invenção tem a característica de o aparelho (12) estar apto a realizar as transmissões das sequências de ruído (30, 32, 70, 72), realizadas pelo sintetizador de ruído (8) e de pacotes de tempo-real (31) e (40), efectuadas pelo transceptor comercial (9), conforme o método referido em qualquer uma das reivindicações de 1 a 13.

Uma realização mais preferencial da presente invenção tem a característica de o sintetizador de ruído (8) gerar perfis de ruído com largura de banda, frequência central, potência e duração da transmissão configuráveis através da modificação da taxa de geração de sinais digitais DSSS, nomeadamente numa FPGA (7), da frequência de conversão, upconversion, e do ganho nos módulos, front-ends, de rádio-frequência (3) e (4) , permitindo, entre outras, emular a ocupação espectral das tecnologias de comunicação que operam na banda ISM dos 2.4 GHz tais como IEEE 802.11, IEEE 802.15.1 ou IEEE 802.15.4. O invento proposto apresenta diversas inovações relativamente às técnicas actualmente disponíveis, nomeadamente: o as transmissões das estações de tempo-real podem iniciar-se em qualquer instante e não apenas após o meio se encontrar desocupado por um determinado período de tempo; o prevê a existência de tecnologias alienígenas que competem pelo mesmo meio de comunicação; o prevê uma sequência de ruído de duração fixa que tem como objectivo fazer entrar em recuo, backoff, todas as estação vizinhas (alienígenas e convencionais) para 5 ο que a transmissão subsequente (e imediata) de um pacote de dados não seja por elas afectado; a técnica proposta pode ser aplicada na implementação de protocolos baseados no modelo de comunicação mestre/múltiplo escravo; o nos quais apenas a estação mestre emprega hardware dedicado para a sintetização de interferência; o as estações escravas podem ser implementados com transceptores de baixo custo (padrão), precisando apenas de se manter activas para receber o pacote de disparo e durante as janelas protegida e de contenção; podem, portanto, desligar os transceptores no restante período de forma a optimizar a sua autonomia; o o invento prevê interromper potenciais transmissões de estações alienígenas que não se encontrem na área de influência da tecnologia de comunicação padrão utilizada pela estação mestre para transmissão de dados, mas ao alcance da tecnologia empregue na sequência de ruído; o a re-sincronização da rede é realizada a cada ciclo elementar, o que permite diminuir o impacto das derivas, drifts, de relógio na qualidade da sincronização, reduzindo os tempos de guarda em que o meio está desocupado e possibilitando a implementação das estações recorrendo a controladores com baixos recursos de processamento.

Antecedentes da Invenção 0 documento US 7.039.063, "Priority Access for Real-Time Traffic in Contention-Based Networks", refere-se a um mecanismo de acesso prioritário para estações que necessitem de comunicações de tempo-real, mantendo-se a possibilidade de ligar estações padrão. Destina-se a redes 6 baseadas em contenção e reivindica a utilização de uma sequência de ruido (denominada black burst) cuja duração estabelece a prioridade na arbitragem do acesso ao meio entre estações de tempo-real.

Esta patente aplica-se apenas a um meio de comunicação cablado, em particular Ethernet, onde as estações de tempo-real detectam instantaneamente a ocorrência de colisões. A utilização de sequências de ruido visa estabelecer a prioritização das estações de tempo-real relativamente às estações padrão. Ao mesmo tempo, a utilização de sequências de ruido com durações distintas permite regular a arbitragem no acesso ao meio entre estações de tempo-real. 0 documento define o processo de encadeamento de pacotes tempo-real transmitidos por estações distintas que acedem ao meio de forma sequencial e sem cumprir os tempos de guarda pré-estabelecidos para Ethernet. Este mecanismo de concatenação de pacotes garante a não colisão entre pacotes de tempo-real e, uma vez que mantém o meio ocupado, impede que estações padrão realizem transmissões nos intervalos entre pacotes de tempo-real da cadeia.

Contudo, dado o suporte para múltiplas cadeias de transmissão (tempo-real), a ocorrência de transmissões de estações padrão pode resultar num atraso significativo no acesso ao meio pela cadeia subsequente. Tal tem um impacto significativo no atraso das transmissões tempo-real das cadeias subsequentes. Este atraso e a sua variação podem tornar-se inadequados para um conjunto largo de aplicações como, por exemplo, o controlo em malha fechada (processos industriais, respiração artificial, etc.). 7 0 documento US 6.014.087, "Variable Contention Transmission Media Access Based on Idle Waiting Time", dos mesmos autores, estabelece um mecanismo de acesso para transmissão de dados de tempo-real (video) em redes sem fios IEEE 802.11. Os autores reivindicam um mecanismo de acesso ao meio semelhante ao especificado na patente US 7.039.063 sem incluir a noção de transmissões encadeadas e tendo como tecnologia alvo o padrão IEEE 802.11.

Nenhuma das soluções apresentadas, nem a sua conjugação, permitem estabelecer comunicações de tempo-real em meios onde múltiplas tecnologias competem pelo respectivo acesso. Esta limitação deve-se a 4 factores distintos: a) as patentes prevêem a existência de comunicações num meio e numa banda do espectro de apenas uma única tecnologia (por exemplo, Ethernet ou IEEE 802.11); b) definem black bursts (sequências de ruído) que se destinam a interferir somente com comunicações de uma única tecnologia; c) não garantem a pontualidade no acesso ao meio de estações de tempo-real na presença de outras tecnologias que operem no mesmo meio sobre a mesma banda de frequências; d) não podem ser implementadas usando transceptores comerciais dado que dependem da capacidade de avaliar o estado do meio sem iniciar nenhuma transmissão (funcionalidade não existente em transceptores comerciais).

Descrição geral da invenção O invento que aqui se descreve tem como objectivo suportar comunicações com garantias de pontualidade (atraso e variação do atraso limitados), vulgo comunicações de tempo- real, em meios com uma banda espectral partilhada por várias tecnologias baseadas em contenção. 0 método de transmissão proposto utiliza uma estação de tempo-real que integra um dispositivo sintetizador de ruido e um dispositivo de comunicações padrão, disponível comercialmente. A transmissão de um pacote de dados de tempo-real é precedida pela injecção de uma sequência de ruído de duração fixa que ocupa (e corrompe) o meio de comunicação durante um período de tempo correspondente ao tempo máximo de transmissão de um pacote por qualquer tecnologia baseada em contenção que exista na vizinhança, doravante designada alienígena.

Findo este período, a transmissão de dados desejada é iniciada. Assim, ainda que transmissões alienígenas estejam em curso no início da sequência de ruído, as mesmas serão concluídas no seu decurso fazendo com que a transmissão (alienígena) subsequente, se existir, encontre o meio ocupado e adie a sua transmissão para um instante futuro.

Neste cenário, dado que a transmissão de dados que sucede à sequência de ruído é transmitida imediatamente a seguir, todas as tentativas de transmissão alienígenas no seu decurso serão impedidas, uma vez que o meio estará ocupado. Como a transmissão de dados é iniciada imediatamente a seguir à sequência de ruído, a probabilidade de uma estação alienígena iniciar uma transmissão no período que separa as duas é extremamente reduzida, garantindo, dessa forma, a pontualidade desejada para a dita transmissão.

Em seguida, recorrendo a várias figuras exemplificativas, descrevem-se em detalhe a técnica de acesso ao meio, o 9 protocolo resultante e o aparelho que os suporta. Esta descrição é apoiada em vários detalhes assinalados nas figuras com números e referidos no texto entre parênteses formatados a negrito. Por exemplo, o meio de comunicação que será usado para descrever o presente invento é assinalado como (D na FIG. 1.

Descrição das Figuras

Para uma mais fácil compreensão da invenção juntam-se em anexo as figuras, as quais, representam realizações preferenciais do invento que, contudo, não pretendem, limitar o objecto da presente invenção.

Figura 1: Representação esquemática de uma rede na qual um meio de comunicação é partilhado entre tecnologias baseadas em contenção, onde (1) representa o meio de comunicação partilhado, (2) representa uma estação alienígena, (3) e (4) representam emissores de rádio frequência, (5) e (6) representam conversores digital-analógico, (7) representa um field programmable gate array (FPGA), (8) representa um sintetizador de ruído programável, (9) , (13) e (16) representam transceptores comerciais, (10) , (14) e (17) representam controladores de comunicações, (11) , (15) e (18) representam estações convencionais, e (12) representa uma estação de tempo-real. 10

Figura 2: Representação esquemática do espectro de frequências em que operam as tecnologias alienígenas e o invento, onde (20) representa a sub-banda baixa de interferência, (21) representa a banda de comunicação de dados, (22) representa a sub-banda alta de interferência, e (23) representa a banda de interferência.

Figura 3: Representação esquemática de um conjunto de sinais que ilustram o método de captura do meio de comunicação partilhado, onde (30) representa a transmissão de uma sequência de ruído na banda de interferência (23), (31) representa a transmissão de um pacote de dados de tempo-real na banda de dados (21), (32) representa a transmissão de ruído de protecção nas sub-bandas baixa (20) e alta (22) de interferência, (33) representa a transmissão de um pacote de dados alienígena na banda de interferência (23), (34) representa a transmissão de um pacote de dados com contenção na banda de dados (21), e (35) representa a ocorrência de uma colisão.

Figura 4: Representação esquemática da sequência temporal correspondente a um ciclo elementar, onde (40) representa o pacote de disparo, (41) representa a janela protegida, (42) representa a janela de contenção, (43) representa a janela inactiva, e (44) representa o ciclo elementar. 11

Figura 5: Representação esquemática do formato dos pacotes empregues nas transmissões das estações escravas ou mestre, onde (50) representa o pacote de comunicação de dados, (51) representa o cabeçalho associado à camada física, (52) representa o cabeçalho associado à camada de controlo de acesso ao meio, (53) representa a carga paga, payload, associada à camada de controlo de acesso ao meio, (54) representa a carga paga, payload, específica de um pacote de disparo (40), (55) representa a carga paga, payload, específica de um pacote de tempo-real (71) enviado por um escravo, (56) representa a carga paga, payload, específica de um pacote de contenção (34) enviado por um escravo, (57) representa o campo tipo de pacote, (58) representa o campo flags, (59) representa o número de pacotes de tempo-real agendados para o próximo ciclo elementar, (60) representa a informação de um pacote escalonado, (61) representa a identificação de um pacote escalonado, (62) representa a duração de um pacote escalonado, (63) representa o campo duração da janela de contenção, (64) representa o campo duração do ciclo elementar, (65) representa o campo tempo para o deadline, (66) representa o campo de dados de um pacote de tempo-real (71), e (67) representa o campo de dados de um pacote de contenção (34) .

Figura 6: Representação esquemática de um conjunto de sinais que ilustram a organização das transmissões num ciclo elementar, onde 12 (70) representa o ruído de compensação de overhead transmitido na banda de interferência (23) entre o fim do pacote de disparo (40) e o primeiro pacote tempo-real (71) de uma estação escrava, (71) representa a transmissão de um pacote de tempo-real de uma estação escrava na banda de dados (21), e (72) representa a transmissão de ruído de ocupação do meio entre pacotes de tempo-real de estações escravas por períodos iguais ao espaço inter tramas na banda de interferência (23) .

Descrição detalhada da invenção

Para ilustrar o funcionamento do invento, sem prejuízo de generalidade, assume-se um meio de comunicação sem fios partilhado por quatro dispositivos: o 2 Estações convencionais (15) e (18) que operam utilizando tecnologia IEEE 802.15.4, o 1 estação (composta) de tempo-real que integra: o 1 Subestação convencional (11) (IEEE 802.15.4) o 1 Sintetizador de ruído (8), o 1 Estação alienígena (2) que emprega a tecnologia IEEE 802.llb/g.

Apesar da opção em se descrever o invento de acordo com o cenário da FIG. 1, o ambiente de utilização pode compreender um número muito superior de estações e/ou de tecnologias de comunicação.

Como se apresenta na FIG. 2, as estações convencionais (11), (15) e (18) realizam transmissões, por exemplo, na banda de dados correspondente ao canal 17 da tecnologia IEEE 802.15.4 (21), podendo aceder ao meio de 3 formas distintas: 13 1) operando no modo sem guia, beaconless, com contenção convencional; 2) operando no modo sem guia, beaconless, com contenção na qual a gama de intervalos de recuo, slots de backoff, que precedem um tempo de avaliação de canal desimpedido, Clear Channel Acessment (CCA), é limitada através de configuração; 3) sem contenção, acedendo instantaneamente ao canal.

Os dois primeiros modos de acesso utilizam o algoritmo de detecção da portadora, acesso múltiplo, prevenção da colisão Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance (CSMA/CA) previsto na especificação da tecnologia IEEE 802.15.4, enquanto que o terceiro modo é apenas disponibilizado em transceptores de alguns fabricantes (por exemplo, Microchip). A estação alienígena (2) opera na banda de interferência correspondente ao canal 6 da tecnologia IEEE 802.11b/g (23) e acede ao meio usando a função distribuída de coordenação, Dístríbuted Coordination Function (DCF), que emprega o algoritmo de CSMA/CA definido na especificação IEEE 802.11. O sintetizador (8) produz perfis de ruído de acordo com a FIG. 2, gerando interferência com o conteúdo espectral equivalente a uma interferência alienígena (23) ou ruído nas duas sub-bandas (20) e (22) . A sub-banda baixa (20) de interferência ocupa a região do espectro que separa os limites inferiores das bandas de interferência (23) e de dados (21) . A sub-banda alta (22) de interferência ocupa a região do espectro que separa o limite superior das bandas de dados (21) e de interferência (23) . Em ambas as sub-bandas, devem ser contempladas margens de segurança para que o ruído sintetizado não afecte a banda de dados (21). 14

As transmissões do sintetizador de ruído (8) são efectuadas sem contenção. O requisito de efectuar transmissões nas duas sub-bandas identificadas deve-se às diferentes sensibilidades que as tecnologias alienígenas podem ter relativamente à tecnologia de dados empregue. Em seguida apresenta-se um exemplo onde se identifica esta necessidade. A estação convencional (15) opera no meio (1) e na banda de dados (21) enquanto que a estação alienígena (2) opera no mesmo meio, mas na banda de interferência (23) . Assumindo que a estação (15) emprega a referida técnica Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance (CSMA/CA) seguindo o padrão no acesso ao meio e que fica pronta para transmitir num instante ta, inicia imediatamente a contagem de um número aleatório de intervalos de inactividade, ditos slots de backoff, antes de proceder à avaliação do estado do meio (Clear Channel Assessment) num instante tb (tb>ta) . Admitindo que o meio está livre nesse instante, a estação (15) inicia a transmissão de um pacote de dados até um instante td (td>tb) . Contudo, é possível que, num instante tc (tb<tc<td) , uma estação alienígena, por exemplo (2) , fique pronta para transmitir um pacote e inicie a avaliação do estado do meio por um período igual ao DCF Inter Frame Space (DIFS) , declarando-o livre no instante tC' (tc<tC'<td) . Neste caso, (2) irá iniciar uma transmissão que corromperá a transmissão em curso da estação (15) (desde o instante tC' até ao instante td) . Tal deve-se ao facto de que as tecnologias de comunicação de curto alcance (por exemplo, IEEE 802.15.4) têm um impacto muito reduzido em termos da interferência causada em comunicações de maior alcance (por exemplo, IEEE 802.11), i.e., os níveis de energia 15 produzidos por uma transmissão podem não ser suficientes para que outra(s) tecnologia(s) declare(m) o meio ocupado. Verifica-se, portanto, que transmissões em curso de estações convencionais podem ser afectadas por transmissões de tecnologias alienígenas cuja sensibilidade a outras tecnologias seja reduzida. Em cenários onde as tecnologias alienígenas possuam uma potência de transmissão e largura de banda superiores à tecnologia empregue, uma solução para evitar a interrupção das transmissões convencionais consiste em fazer acompanhá-las de uma transmissão simultânea de ruído nas bandas adjacentes (sub-bandas baixa (20) e alta (22)), utilizadas pelas potenciais tecnologias alienígenas. 0 limite legal para a transmissão de ruído na banda ISM dos 2.4 GHz corresponde a 100 mW (20 dBm) de potência irradiada efectiva isotrópica (Effective Isotropic Irradiated Power -EIRP) no espaço Europeu (norma ETSI EN 300 328) ou 1W (30 dBm) de potência conduzida de saída (Peak Conducted Output Power) nos Estados Unidos (norma FCC parte 15.247 e 15.249), considerando em ambos os casos a geração de ruído com sinais do tipo de Espectro Alargado por Sequência Directa, Direct Sequence Spread Spectrum (DSSS). Assim, quer o ruído gerado na banda de interferência (23) quer nas sub-bandas (20) e (22) deve utilizar sinais DSSS com EIRP limitado a 100 mW (20 dBm).

Nos cenários de aplicação em que a tecnologia de transmissão de dados empregue possua uma largura de banda e uma potência de transmissão superior às potenciais tecnologias alienígenas, não é necessário fazer acompanhar as transmissões de dados de ruído. Tal deve-se ao facto de 16 elas serem perceptíveis pelas tecnologias alienígenas e, portanto, transmissões em curso não serão interrompidas.

Em cenários em que as tecnologias alienígenas se caracterizem por a) uma potência de transmissão superior mas uma largura de banda inferior, apenas se pode aumentar a potência das transmissões de dados; b) uma potência inferior mas uma largura de banda superior, pode-se fazer também acompanhar a transmissão de dados por ruído nas bandas adjacentes, emulando a transmissão da tecnologia alienígena. A abordagem apresentada apenas protege as transmissões de dados que já se encontrem em curso no início da transmissão alienígena, i.e., apenas garante a impossibilidade de intrusão no canal de transmissão após este ter sido capturado. Como se pretende um mecanismo que habilite o acesso e captura do meio de modo determinístico, é necessária uma técnica que permita a captura do meio independentemente do seu estado de ocupação. A FIG. 3 mostra uma sequência de sinais que permite descrever a técnica de captura preconizada pelo invento. A técnica apresentada possui duas fases: 1) transmissão de uma sequência de ruído (30) de duração fixa na banda de ruído (23); 2) transmissão de um pacote de dados (31) com requisitos de pontualidade (tempo-real) na banda de dados (21) e, em simultâneo, transmissão de uma sequência de ruído de protecção (32) nas sub-bandas (20) e (22). A transmissão da sequência de ruído (30) tem como objectivo interromper quaisquer comunicações alienígenas que estejam 17 em curso no meio (D e na banda (21), libertando-os para a transmissão do pacote de dados de tempo-real (31). A duração desta transmissão deve preferencialmente ser igual ou superior à duração do maior pacote de dados passível de ser transmitido por qualquer potencial tecnologia alienígena. Garante-se, desta forma, que a sequência de ruído, ainda que se inicie em simultâneo com a transmissão alienígena, se prolonga além da mesma. Ao mesmo tempo, no fim da sequência de ruído (30), garante-se que o meio está livre uma vez que as transmissões que tenham sido iniciadas anteriormente terão sido concluídas e as estações que entretanto tenham verificado o estado do meio observam-no sempre como ocupado. Para que a sequência de ruído (30) impeça que uma determinada tecnologia alienígena (man)tenha usufruto de um determinado canal é necessário que ocupe uma banda de frequências igual ou superior à da tecnologia alienígena e que utilize um perfil de ruído com níveis de energia equivalentes (ou superiores, até ao limite legal por exemplo, 100 mW EIRP na banda ISM dos 2.4 GHz) aos da tecnologia alienígena considerada.

Outro aspecto determinante é o requisito de que a sequência de ruído (30) não seja interpretada como uma transmissão convencional. Este requisito decorre do facto de que uma estação convencional, quando detecta o início de um pacote no meio, fica a aguardar a sua conclusão, procedendo posteriormente para a execução do processo da respectiva descodificação. Na maior parte das estações o tempo dispendido nesta actividade impede-as de iniciar uma transmissão de dados imediatamente após a sequência de ruído. 18 A arquitectura preferencial de uma estação de tempo-real (12) capaz realizar transmissões de dados com base na tecnologia IEEE 802.15.4 e ser imune a interferência de estações IEEE 802.11 é ilustrada na FIG. 1. Esta estação integra uma estação convencional (11) e um sintetizador de ruido (8) . Este último, além de dois emissores, front-ends, de rádio frequência (3) e (4), emprega também dois conversores digital-analógico (5) e (6) , e um dispositivo lógico programável, Field Programmable Gate Array, FPGA (7), que o habilita a produzir sequências de ruido configuráveis em termos de duração, banda(s) de rádio-frequência e potência(s) transmitida(s). A sintetização de ruido simultaneamente nas bandas de interferência baixa (20) e alta (22) pode ser realizada gerando dois sinais digitais DSSS distintos (com larguras de banda potencialmente diferentes) na FPGA (7) que, depois convertidos em sinais analógicos nos conversores digital-analógico (5) e (6), são objecto de conversão individual da frequência central para a banda de rádio frequência, upconversion, e amplificação nos emissores de rádio frequência (3) e (4) antes de serem propagados no meio (1) por via de uma antena omnidireccional. A FPGA (7) gera este (s) sinal(ais) de ruido com codificação DSSS e a largura de banda definida pelo controlador de comunicações (10) . Posteriormente, o sinal digital sintetizado pela FPGA é convertido em analógico e deslocado para uma determinada frequência central através da sua multiplicação por um sinal com frequência configurável. Finalmente, o sinal é amplificado usando um amplificador de rádio frequência com ganho configurável. Os parâmetros que definem as sequências de ruido (largura de banda, 19 frequência central, potência e duração) são especificados pelo controlador de comunicações (10). A sintetização de ruído na banda de interferência (23) é realizada de forma semelhante, mas produzindo apenas um sinal de ruído, por exemplo, um sinal com codificação DSSS equivalente a uma transmissão IEEE 802.11b com 22 MHz de largura de banda. Este sinal digital é posteriormente convertido em analógico e deslocado, upconverted, para uma dada frequência central, por exemplo, 2.437 GHz correspondente ao canal 6 da tecnologia IEEE 802.11b/g. Finalmente, antes de ser transmitido, o sinal é amplificado com um ganho que resulta numa potência emitida de 20 dBm EIRP (máximo legal).

Esta realização prática constitui a forma preferencial de implementação do sintetizador de ruído (8) uma vez que possibilita a sintetização de sinais de ruído com largura de banda, frequência central, potência de transmissão e duração configuráveis.

As estações convencionais (11), (15) e (18) integram transceptores comerciais de rádio-frequência (9), (13) e (16) e controladores de comunicações (10), (14) e (17). O transceptor comercial efectua as transmissões de dados solicitadas pelo controlador de comunicações. Como referido, estas transmissões podem ser realizadas usando vários métodos de contenção sendo que, no âmbito do presente invento, para comunicações de tempo-real, são realizadas sem contenção. Assim, a aplicação que controla o funcionamento da estação de tempo real (12) e que reside no controlador de comunicações (10) solicita a transmissão uma sequência de ruído (30) imediatamente antes de iniciar a 20 transmissão de tempo-real (31) . As estações convencionais (15) e (18), dado que partilham a arquitectura da estação convencional (11), podem operar em qualquer um dos modos de contenção definidos.

Representa-se, na FIG. 3, um conjunto de sinais associados ao cenário de comunicação representado na FIG. 1, onde se observa a prioridade conferida à estação de tempo-real (12) no acesso ao meio (D, ainda que transmissões da estação alienígena (2) ou da estação convencional (18) estejam em curso. A linha temporal correspondente à actividade no meio (D apenas representa as transmissões que ocorrem no canal da tecnologia das estações convencionais (11) e (18). A estação alienígena (2) fica pronta para transmitir no instante t3o. Contudo, tem de observar o estado do meio por um período igual ao DIFS (acrónimo) antes de estabelecer a sua inactividade no instante t3i e iniciar a transmissão de um pacote alienígena (33) cuja duração se prolonga até ao instante t33. A estação tempo-real (12) fica pronta para transmitir no instante t32, iniciando de imediato, através do sintetizador de ruído (8), o envio de uma sequência de ruído (30) que se conclui no instante t35. Esta transmissão ocupa a banda de interferência (23) que corrompe o pacote alienígena (33) entre os instantes t32 e t33·

No instante t36, imediatamente após o fim da sequência de ruído (30), iniciam-se, em simultâneo, a transmissão do pacote de tempo-real (31), ocupando a banda de dados (21), e a transmissão de uma sequência de ruído de protecção (32) composta por duas sub-bandas (20) e (22) que se prolongam até ao instante t37 . 21 A necessidade de transmitir imediatamente o pacote de tempo-real (31) destina-se a garantir que a janela temporal de duração (t35 a t36) entre o fim da sequência de ruido e o inicio da transmissão seja inferior à duração do menor CCA ou espaço inter tramas (IFS), o que seja o mais curto, de qualquer potencial tecnologia alienígena. Garante-se, assim, que a transmissão de tempo-real (31) terá sempre prioridade sobre as transmissões de potenciais tecnologias alienígenas baseadas em contenção que disputem o meio partilhado, uma vez que estações alienígenas que tentem efectuar transmissões após um período de tempo CCA ou IFS a seguir ao fim da sequência de interferência (30) vão detectar o meio ocupado pelo pacote de tempo-real (31) e pelo ruído de protecção (32). A sequência de ruído (30) garante a disponibilidade do meio no instante t35, permitindo iniciar a transmissão do pacote de tempo-real (31), sem o risco de colisão com uma transmissão em curso. A transmissão de uma sequência de ruído de protecção (32), tal como apresentado, visa garantir que a tecnologia alienígena não avalie o meio como livre quando a tecnologia de comunicação de tempo-real realiza transmissões de curto alcance e de banda estreita.

Ilustrativamente, a estação alienígena (2) , após falhar a transmissão que tentou iniciar no instante t3i, observa o meio no instante t34, mas só o encontra livre no instante t38, iniciando aí a transmissão que se prolonga até ao instante t39.

No instante t4o inicia-se um ciclo semelhante, correspondente à transmissão de um pacote de tempo-real (31) . Este processo desenvolve-se mesmo estando o meio 22 ocupado por uma transmissão de dados com contenção (34) iniciada pela estação convencional (18) . Neste cenário, repetem-se as transmissões da sequência de ruido (30) entre os instante t42 e t45 e do pacote de tempo-real (31) entre os instantes t46 e t47, acompanhado também de uma sequência de ruido de protecção (32) nas duas sub-bandas (20) e (22) de interferência. Como documentado, a transmissão em curso (34) é corrompida pela sequência de interferência (30) entre os instantes t42 e t43. Consequentemente, a estação convencional (18) avalia o estado do meio no instante t44, com vista a retransmitir o pacote corrompido, e identifica-o como ocupado. Após um período de tempo aleatório, a estação convencional (18) avalia novamente o meio no instante t48 e, observando a sua disponibilidade, inicia a retransmissão do pacote anterior que se prolonga até ao instante t4g.

Resulta do exposto que a técnica proposta é adequada para garantir a transmissão de pacotes de dados de tempo-real (31) em instantes predefinidos uma vez que a sequência de ruído (30) que os precede tem duração fixa, sendo possível iniciá-la com a antecedência necessária a que o meio esteja livre no instante do acesso correspondente.

Os exemplos da invenção apresentados permitem apenas permitem estabelecer comunicações de tempo-real com atraso (e respectiva variação) controlado entre uma estação de tempo-real (12) e uma ou mais estações convencionais. Contudo, em cenários de aplicação abrangentes com requisitos de múltiplos fluxos de dados de tempo-real, é possível reutilizar o princípio explicado atrás e, com uma abordagem diferente, garantir os restantes fluxos de dados. Neste sentido, apresenta-se em seguida um protocolo que aproveita as funcionalidades de captura e manutenção do 23 meio propostas no invento para estabelecer comunicações entre várias estações de tempo-real. 0 protocolo proposto emprega um modelo de comunicação mestre/múltiplo escravo no qual a estação mestre sincroniza as transmissões das estações escravas através de uma mensagem de disparo (40) que define que estações convencionais (e quando) vão realizar comunicações num intervalo de tempo especificado que se designa por ciclo elementar. A FIG. 4 apresenta a sequência temporal de fases de comunicação do protocolo que exemplifica a utilização do invento para suporte de comunicações de tempo-real. Este protocolo, doravante designado de protocolo Flexível Disparado por Tempo (FDT), prevê a transmissão periódica de um pacote de disparo (40) que define as janelas temporais do ciclo elementar (44) seguinte. O pacote de disparo corresponde a um pacote de dados de tempo-real (31), sendo também precedido de uma sequência de ruído (30) com vista a garantir a disponibilidade do meio (1) no instante da sua transmissão. A transmissão deste pacote (40) inicia um ciclo elementar (44) composto por 3 janelas de tempo com características específicas: janela protegida (41), janela de contenção (42) e janela inactiva (43) . A janela protegida (41) acomoda as transmissões das estações de tempo-real explicitamente definidas no pacote de disparo (40). Estas transmissões são realizadas de forma a comunicar a informação correspondente, mantendo o meio ocupado e impedindo que tecnologias de comunicação alienígenas presentes na vizinhança tenham oportunidade de capturar o meio (1) . Adicionalmente, as transmissões da tecnologia de dados são secundadas por transmissões de ruído nas sub-bandas (20) e (22) de interferência. Com 24 isto, pretende-se que todas as transmissões efectuadas nesta janela sejam protegidas contra interferência e ataques de negação de serviço de tecnologias de comunicação baseadas em contenção. A janela de contenção (42) estabelece um período de tempo no qual apenas as estações convencionais disputam o meio (1) usando mecanismos de contenção padrão (por exemplo, CSMA/CA). Nesta janela, com vista a proporcionar contenção apenas entre estações convencionais, o meio é ocupado por transmissões de ruído nas sub-bandas (20) e (22) de interferência. Em cenários onde as transmissões alienígenas ocupem um canal cuja largura de banda seja inferior à da tecnologia convencional, este procedimento não é aplicável. A janela inactiva (43) completa o ciclo elementar (44), estabelecendo um período de tempo no qual as estações com requisitos mais exigentes de autonomia podem comutar para um modo de consumo reduzido desligando os transceptores de rádio-frequência até ao instante imediatamente anterior ao próximo pacote de disparo (40). A estrutura dos pacotes de comunicação (50) previstos no protocolo FDT é apresentada na FIG. 5. Os pacotes de disparo (40), tempo-real (71) e convencionais (34) são construídos com base em pacotes padrão da tecnologia de comunicação de dados empregue. Todos eles contêm um cabeçalho associado à camada física (51), um cabeçalho associado à camada MAC (52) e encapsulam a sua informação específica ao nível da carga paga (payload, dados úteis) MAC (53). Neste sentido, a carga paga MAC contém a informação específica do pacote correspondente: disparo (54), de tempo-real (55) ou de contenção (56) . Todos os 25 pacotes possuem em comum os campos de tipo de pacote (57) e flags (58) (integrando o número de sequência, entre outros campos).

Na carga paga do pacote de disparo (54) especificam-se o número de pacotes de tempo-real agendados para o ciclo elementar (59), a informação sobre cada um deles (60) (identidade (61) e duração (62)), a duração da janela de contenção (63) e a duração total do ciclo elementar (64) . Dado que o pacote de disparo especifica a duração de cada uma das transmissões na janela protegida (41), a duração da janela de contenção (42) e do ciclo elementar (44) , as estações escravas podem calcular a duração total da janela protegida (41) e determinar os limite temporais nos quais se devem manter activas (janelas protegida (41) e de contenção (42)) ou comutar os transceptores para o estado de desligado (janela inactiva (43)).

As cargas pagas dos pacotes de tempo-real (55) e de dados com acesso baseado em contenção (56) partilham uma estrutura semelhante, diferenciando-se apenas pelo campo que especifica o tempo para o deadline (65), usado para determinar a "idade" dos dados. A FIG. 6 apresenta os sinais associados ao cenário de comunicação da FIG. 1, onde se observa um ciclo elementar (44) composto pelas janelas protegida (41) , de contenção (42) e inactiva (43). A linha temporal correspondente à actividade no meio (D apenas representa as transmissões que ocorrem no canal da tecnologia das estações convencionais (11), (15) e (18). 26

No instante t6o (previamente escalonado) a estação (12) (mestre) inicia a captura do meio (1) transmitindo uma sequência de ruido (30). A razão que suporta a opção pela transmissão da sequência de ruido, ainda que o meio (1) esteja "aparentemente" desocupado, é a potencial existência de estações alienígenas (não representadas) com transmissões em curso que não são detectadas pela estação mestre (12), mas que interferem com estações escravas que estão ao seu alcance. Desta forma, dado que a sequência de ruído (30) é (deve ser) realizada com a maior potência de sinal legalmente prevista, aumenta-se a probabilidade de interrupção das ditas transmissões alienígenas em curso, libertando o meio para a transmissão com sucesso do pacote de disparo (40) subsequente.

No instante t63 conclui-se a transmissão da sequência de ruído (30), seguindo-se o envio do pacote de disparo (40) (entre os instantes tet e tes) que escalona as transmissões de tempo-real (71) na janela protegida (41) do corrente ciclo elementar (44) . De forma a não perder a captura do meio (D devido ao tempo de resposta (overhead) das estações escravas, a estação mestre (12) inicia imediatamente, no instante t66 , uma sequência de ruído designada por overhead (70) que se conclui no instante tei. Esta sequência é transmitida na banda de interferência (23) e tem uma duração predefinida correspondendo ao melhor caso do tempo de descodificação do pacote de disparo, comutação do transceptor do estado de recepção para o estado de transmissão e carregamento do pacote de dados de tempo-real no buffer de transmissão de uma estação escrava. 0 requisito de apenas produzir a sequência de ruído na banda de interferência (23) por um período igual ao melhor atraso 27 de overhead deve-se a impedir que esta sequência interfira com qualquer transmissão de tempo-real (71) subsequente.

Em seguida, no instante t68? inicia-se a transmissão do pacote tempo-real (71) da estação escrava (15), sem contenção, de forma a não permitir que nenhuma estação alienígena capture o meio. Em simultâneo com esta transmissão, é efectuada uma transmissão de ruído de protecção (32) nas sub-bandas de interferência (20) e (22). De modo a permitir que estações escravas sejam capazes de receber com sucesso as transmissões de tempo-real (71) de outras estações escravas é necessário estabelecer um intervalo entre a transmissão de pacotes de tempo-real no meio (1) igual ao espaço inter tramas, Inter Frame Space (IFS), da tecnologia de dados empregue. Contudo, com vista a manter a captura do canal, a estação mestre (12) transmite uma sequência de ruído (72) na banda de interferência (23) que ocupa o intervalo de tempo do IFS (entre os instantes t7i e t72). A transmissão de tempo-real (71) da estação (18) inicia-se imediatamente após o fim do IFS, desde o instante t73 até ao instante t74. A janela de contenção (42) é iniciada no instante t74 e concluída no instante ts3- No período entre os instantes t7s e 183, a estação mestre (12), através do sintetizador de ruído (8), ocupa o meio (D nas sub-bandas (20) e (22) de modo a proteger as comunicações (baseadas em contenção) das estações convencionais. No instante t76 ambas as estações (15) e (18) ficam prontas para a transmissão de pacotes com contenção (34) e iniciam simultaneamente um processo de backoff aleatório. No entanto, dado assumir-se que a estação (15) possui um limite máximo do número de backoffs, inferior ao da estação (18), irá aguardar, em média, menos 28 tempo para realizar o CCA, ganhando prioridade para a transmissão do seu pacote no instante tw. Como a estação (18) apenas avalia o estado do meio (1) no instante t78 e este já se encontra ocupado pela transmissão da estação (15), a realização de um novo CCA é adiada para um instante futuro (t8i) . Nesse instante, o meio (D é detectado livre, a transmissão correspondente é iniciada e prolonga-se até ao instante t82. A definição de diferentes limites máximos de backoff permite o estabelecimento de comunicações baseadas em contenção com níveis de qualidade de serviço diferenciados entre fluxos de dados (sessões). A janela inactiva (43) inicia-se em seguida e prolonga-se até à próxima sequência de ruído (30) que antecede a transmissão de um pacote de disparo (40). Neste período não são realizadas quaisquer transmissões de ruído ou convencionais do protocolo FDT.

No instante t6i a estação alienígena (2) fica pronta para transmitir um pacote. Contudo, após observar o meio (1) por um período DIFS, detecta-o ocupado (transmissão da sequência de ruído (30) em curso) e adia a transmissão para um instante futuro. Nos instantes t62, t69 e t8o que precedem o instante t84 no qual o meio é detectado como livre e a respectiva transmissão alienígena (33) é iniciada, a estação alienígena (2) avalia sucessivamente (em instantes aleatórios com limites máximos de backoff crescentes) o meio como ocupado por efeito de uma sequência de ruído (30) (instante t62) , de um pacote de tempo-real (71) secundado por ruído nas bandas (20) e (22) (instante t69) ou apenas por ruído nas ditas bandas (instante t80) . 29 O isolamento temporal da janela protegida (41) relativamente à janela de contenção (42) é garantido pelo protocolo uma vez que estações convencionais que pretendam transmitir pacotes com contenção (34) nunca avaliarão o meio como livre na janela protegida (41) devido a transmissões de tempo real (71) ou a sequências de ruido ( (70) ou (72) ) . O tráfego transmitido na janela protegida (41) tem de ser explicitamente autorizado pela estação mestre (12) no pacote de disparo (40) e nunca será gerado para além dos limites temporais especificados.

Relativamente ao isolamento entre as janelas de contenção (42) e inactiva (43), as estações escravas devem respeitar os limites temporais identificados no pacote de disparo (40) . O protocolo descrito habilita o suporte de comunicações de tempo-real em meios afectados por interferência de tecnologias de comunicação com acesso baseado em contenção e estabelece um mecanismo de prioritização de comunicações baseadas em contenção capaz de proporcionar a diferentes fluxos de dados, diferentes níveis de qualidade de serviço. Adicionalmente, este protocolo é capaz de suportar aplicações com requisitos exigentes de autonomia, através da utilização de ciclos elementares com janelas inactivas de longa duração. O invento proposto apresenta diversas inovações relativamente às técnicas apresentadas nas patentes anteriormente referidas, nomeadamente: o as transmissões de ruído das estações de tempo-real podem iniciar-se em qualquer instante e não apenas após o meio se encontrar desocupado por um determinado período de tempo (DIFS); 30 o prevê a existência de tecnologias alienígenas que competem pelo mesmo meio de comunicação. Se as transmissões de tempo-real ocuparem uma banda de frequências com largura inferior à largura de banda de uma tecnologia alienígena potencialmente candidata a gerar interferência, as ditas transmissões serão secundadas pelo ruído que ocupa a restante banda e simula a ocupação do canal por uma estação alienígena. Quando tal não acontece, apenas os dados de tempo-real são transmitidos; o a duração da sequência de ruído é função da duração do maior pacote possível de ser transmitido por qualquer tecnologia alienígena na vizinhança, e não do tempo em que a estação aguarda para aceder ao meio; o a sequência de ruído de duração fixa tem como objectivo fazer entrar em backoff todas as estação vizinhas (alienígenas e convencionais) para que a transmissão subsequente (e imediata) de um pacote de dados não seja por elas afectado. A abordagem apresentada na técnica das patentes referidas acima não utiliza as sequências de ruído para capturar o meio, porquanto as usa para arbitrar o acesso entre estações de tempo real e promover a prioritização das transmissões sobre as transmissões das estações convencionais; o a sequência de ruído é gerada de acordo com o canal onde se insere a transmissão de dados e de acordo com a máscara de espectro correspondente à tecnologia com maior capacidade de interferência nesse mesmo canal; o a técnica proposta pode ser aplicada na implementação de protocolos baseados no modelo de comunicação mestre/múltiplo escravo nos quais: o apenas o nó mestre transmite sequências de ruído pelo que somente este dispositivo carece de hardware dedicado para o efeito; 31 o os nós escravos podem ser implementados com transceptores de baixo custo (padrão), precisando apenas de se manterem activos para receber o pacote de disparo e durante as janelas protegida e de contenção. Podem, portanto, desligar os transceptores no restante período de forma a optimizar a sua autonomia; o ainda que o transceptor de comunicações padrão detecte o meio como livre, a transmissão do pacote de disparo é sempre precedida de uma sequência de ruido. Tal ocorre de forma a interromper potenciais transmissões de estações alienígenas que não se encontrem na área de influência da tecnologia de comunicação padrão utilizada pela estação mestre para transmissão de dados, mas apenas ao alcance da tecnologia empregue na sequência de ruído; o a re-sincronização da rede é realizada a cada ciclo elementar, o que permite diminuir o impacto dos drifts de relógio na qualidade da sincronização, reduzindo os tempos de guarda em que o meio está desocupado e possibilitando a implementação das estações recorrendo a controladores com baixos recursos de processamento.

Lisboa, 29 de Março de 2010 32

Claims (16)

1. REIVINDICAÇÕES 1. Método de captura de um meio de comunicação (1) partilhado caracterizado por efectuar uma transmissão de uma sequência de ruido (30) seguida, num tempo inferior ao de avaliação de canal desimpedido, pela transmissão de um pacote de dados (31) por uma estação de tempo real (12).
2. 2. Método de captura de um meio de comunicação (1) partilhado, de acordo com a reivindicação 1 caracterizado por o método de transmissão da sequência de ruido (30) ser efectuado por um sintetizador de ruido (8) e inicia-se em qualquer instante de tempo, ainda que o meio de comunicação (1) se encontre ocupado por transmissões de estações de comunicação alienígenas.
3. 3. Método de captura de um meio de comunicação (D partilhado, de acordo com as reivindicações 1 ou 2 caracterizado por o método de transmissão da sequência de ruído (30) ter uma potência de transmissão igual ou superior à tecnologia de comunicação alienígena que se pretende inibir.
4. 4. Método de captura de um meio de comunicação (D partilhado, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 2 ou 3 caracterizado por o método de transmissão da sequência de ruído (30) ter uma duração superior à duração do maior pacote de qualquer tecnologia de comunicação alienígena que se pretende inibir, ou garantindo que a sua conclusão ocorre sempre num instante posterior ao fim de qualquer comunicação que a tenha antecedido. 1
5. 5. Método de captura de um meio de comunicação (1) partilhado, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 2, 3 ou 4 caracterizado por o método de transmissão da sequência de ruído (30) empregar uma transmissão numa banda de frequências que inclui a banda de dados (21) e que resulta na avaliação do meio como ocupado por todas as tecnologias de comunicação alienígenas que se pretendem inibir.
6. 6. Método de captura de um meio de comunicação (1) partilhado, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores caracterizado por o método de envio do pacote de dados (31) ter uma transmissão iniciada após a dita sequência de ruído (30), pelo transceptor comercial (9), numa janela temporal de duração inferior ao menor tempo de avaliação de canal desimpedido de qualquer tecnologia de comunicação alienígena a inibir.
7. 7. Método de captura de um meio de comunicação (1) partilhado, de acordo com a reivindicação 6 caracterizado por o método de envio do pacote de dados (31) compreender uma transmissão de ruído secundária e simultânea (32) nas bandas adjacentes, sub-banda baixa (20) e alta (22) de interferência, sempre que existam tecnologias de comunicação alienígenas que operem sobre a banda de dados (21) mas que se caracterizem por utilizar bandas de rádio-frequência mais largas.
8. 8. Método de captura de um meio de comunicação (1) partilhado, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7 caracterizado por possuir um método de transmissão de dados de tempo-real através de uma estação mestre (12), transmitir uma sequência de ruído (30), na banda de 2 interferência (23), seguida de um pacote de dados de disparo (40), na banda de dados (21), e da subsequente transmissão de pacotes de dados de tempo-real (71) por estações escravas, na banda de dados (21), numa janela temporal protegida de interferência de tecnologias comunicação alienígenas (41).
9. 9. Método de captura de um meio de comunicação (1) partilhado, de acordo com as reivindicações anteriores, caracterizado por possuir um método de transmissão de um pacote de disparo (40) por uma estação mestre (12), imediatamente após a sequência de ruído (30) e definir os limites temporais do actual ciclo elementar (44) e o escalonamento das transmissões na janela protegida (41).
10. 10. Método de captura de um meio de comunicação (1) partilhado, de acordo com as reivindicações anteriores caracterizado por possuir um método de transmissão de pacotes de dados na janela protegida (41) para enviar pacotes de dados de tempo-real (71), por estações escravas, nos instantes definidos pela mensagem de disparo (40), que ocupam porções de tempo disjuntas na janela protegida (41) e são separadas por um tempo mínimo igual ou superior ao espaçamento ínter tramas.
11. 11. Método de captura de um meio de comunicação (1) partilhado, de acordo com as reivindicações anteriores caracterizado por possuir um método de transmissão de pacotes de dados na janela protegida (41) e compreender a transmissão de ruído secundário e simultâneo (32) aos pacotes de dados de tempo-real (71) nas bandas adjacentes, sub-banda baixa (20) e alta (22) de interferência. 3
12. 12. Método de captura de um meio de comunicação (1) partilhado, de acordo com as reivindicações anteriores caracterizado por efectuar uma injecção de sequências de ruído (70) e (72), na banda de interferência (23), que impedem as estações alienígenas de detectar o meio livre e iniciar uma transmissão que corrompa a janela protegida (41) .
13. 13. Método de captura de um meio de comunicação (1) partilhado, de acordo com as reivindicações anteriores caracterizado por possuir um método de protecção das comunicações de dados na janela temporal de contenção (42) para transmitir uma sequência de ruído (32) secundária, nas sub-bandas, sub-banda baixa (20) e alta (22) de interferência, que impede as estações alienígenas de detectar o meio livre e iniciar uma transmissão que corrompa a janela de contenção (42).
14. 14. Aparelho (12) de captura e manutenção de um canal de comunicação partilhado com tecnologias alienígenas, caracterizado por compreender uma sub-estação convencional (11), preferencialmente constituída por um transceptor comercial (9) e um controlador de comunicações (10), e um sintetizador de ruído configurável (8), preferencialmente constituído com um FPGA, Field Programmable Gate Array (7), dois conversores digital-analógico (5) e (6), e dois emissores, front-ends, de rádio-frequência (3) e (4).
15. 15. Aparelho (12) de captura e manutenção de um canal de comunicação partilhado com tecnologias alienígenas, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado por estar apto a realizar as transmissões das sequências de ruído 30, 32, 70 e 62, realizadas pelo sintetizador de ruído (8) e de 4 pacotes de dados (31) e (40) efectuadas pelo transceptor comercial (9), conforme o método referido em qualquer uma das reivindicações de 1 a 13.
16. 16. Aparelho (12) de captura e manutenção de um canal de comunicação partilhado com tecnologias alienígenas, de acordo com as reivindicações anteriores caracterizado por gerar perfis de ruído com largura de banda, frequência central, potência e duração da transmissão configuráveis através da modificação da taxa de geração de sinais digitais DSSS, nomeadamente numa FPGA (7), da frequência de conversão, upconversion, e do ganho nos módulos, front-ends, de rádio-frequência (3) e (4), permitindo emular a ocupação espectral total ou parcial das tecnologias de comunicação que operam na banda ISM dos 2.4 GHz tais como IEEE 802.11, IEEE 802.15.1 ou IEEE 802.15.4. Lisboa, 29 de Março de 2010 5