WO2013140007A2 - Método y sistema de comunicación inalámbrica de bajo consumo - Google Patents

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Abstract

Método y sistema de comunicación inalámbrica de bajo consumo El método comprende: - gestionar el envío desde un dispositivo inalámbrico de un primer tipo (GW, GWA, GWB) de una señal de despertar a un dispositivo inalámbrico de un segundo tipo (NA, NB, NC); y - activar una unidad de recepción/transmisión de datos (C1, C2) del dispositivo inalámbrico de un segundo tipo (NA, NB, NC) mediante una unidad receptora de bajo consumo del mismo, cuando la unidad receptora de bajo consumo recibe la señal de despertar. El método comprende gestionar, por parte del dispositivo inalámbrico de un primer tipo (GW, GWA, GWB), la señal de despertar, por lo que se refiere a su envío y a su contenido, en base a información previamente adquirida asociada con el dispositivo inalámbrico de un segundo tipo (NA, NB, NC). El sistema está adaptado para implementar el método de la invención.

Description

Método y sistema de comunicación inalámbrica de bajo consumo
Sector de la técnica
La presente invención concierne, en un primer aspecto, a un método de comunicación inalámbrica de bajo consumo que comprende activar unidades durmientes de recepción/transmisión de datos de dispositivos inalámbricos mediante el envío de señales de despertar a dichos dispositivos, y más en particular a un método que utiliza información previa adquirida asociada a los dispositivos inalámbricos para gestionar el envío y generar o modificar el contenido de las señales de despertar.
Un segundo aspecto de la invención concierne a un sistema de comunicación inalámbrica de bajo consumo adaptado para implementar el método del primer aspecto.
Estado de la técnica anterior
Las redes de sensores inalámbricas pueden estar formadas por un gran número de nodos sensores/actuadores y nodos repetidores que permiten establecer una red mallada a través de la cual la información se transmite con multi-saltos.
La mayoría de los nodos sensores/actuadores no disponen de conexión a la red eléctrica, por lo que su alimentación proviene de baterías incorporadas al propio nodo. Para optimizar el consumo de energía de estos nodos sensores, y conseguir que el ciclo de vida de las baterías sea lo más largo posible, es necesario implementar métodos y sistemas que permitan reducir al máximo el consumo de energía por parte de estos nodos.
Unos de tales métodos es el consistente en mantener como mínimo parte del nodo en un estado "durmiente" mientras no tenga que realizar ninguna tarea, y "despertarlo" mediante el correspondiente envío de una señal de despertar, conocida comúnmente como señal de "wake-up".
Son conocidas diversas propuestas que describen diferentes implementaciones de métodos de despertar nodos mediante señales de "wake- up". A continuación se citan y describen brevemente algunas de ellas. En GB2421153 se propone sistema para una red de sensores que permite ampliar la vida de las baterías de los nodos mediante el empleo de operaciones MAC (acrónimo del inglés "Médium Access Control") que incluyen el envío de una señal de "wake-up" a un nodo receptor, y re-enviándola éste a otros nodos, incluyendo la señal de "wake-up" un parámetro (por ejemplo: tasa de bits y/o tasa de "chip" y/o ancho de banda) para incrementar la ganancia de procesado.
EP 2157824A1 propone un método para despertar un nodo de red, previsto para conectar una red con un terminal, cuando un módulo de control del mismo detecta la presencia de una señal con un patrón o secuencia predefinida proveniente del terminal o de la red.
KR20090054850 propone un método donde un dispositivo móvil activa un módulo inalámbrico para conexión a internet cuando un módulo de comunicación móvil del mismo recibe una señal de "wake-up".
La solicitud US2010110948A1 propone despertar a un dispositivo móvil enviándole una señal de "wake-up" que puede incluir información indicando los datos que tiene pendientes de recibir el dispositivo móvil.
La solicitud US2008084836A1 propone un método en el que un receptor simple de un dispositivo, cuando recibe una señal de "wake-up", despierta a un receptor más complejo del mismo dispositivo, donde la señal de "wake-up" es, para una realización, una señal de una frecuencia específica. El receptor simple puede estar permanentemente activado o de manera intermitente (periódica o no). La solicitud internacional WO2011029983A1 propone un método y un aparato en el que este último identifica una señal de "wake-up" recibida y en función de esta identificación despierta y utiliza uno u otro, de entre varios posibles, módulos o dispositivos radio del aparato, seleccionándolos, por ejemplo, porque estos son aptos para trabajar con uno u otro protocolo de comunicaciones (por ejemplo Bluetooth, IEEE 820.11 , IEEE 802.15.4), y se elige el que puede trabajar con el protocolo de la señal de "wake-up" recibido.
En la solicitud US20110194471 A1 se propone un aparato y un método de "wake-up" para nodos sensores, donde el sensor recibe una señal de "wake-up", extrae una dirección de la misma y la compara con una que le proporciona un servidor, y si la comparación es exitosa envía un "evento" detectado o genera la dirección de otro sensor. En su memoria descriptiva se indica que el servidor puede asignar información de dirección de "wake-up" en función del número de nodos sensores cuyas direcciones tiene registradas.
No se indica en US2011019447A1 la posibilidad de gestionar el envío y el contenido de la señal de "wake-up" para un nodo en base a información adquirida previamente respecto a dicho nodo en particular.
En EP1657852A1 se propone un mecanismo para comunicar nodos, que incluye enviar una señal de "wake-up" desde un nodo a otro nodo, donde la señal de "wake-up" incluye información de control para controlar la comunicación entre los nodos.
La duración y el inicio de la señal de "wake-up" se calculan basándose en información del tiempo en el que los nodos están "escuchando" para recibir esta señal de "wake-up".
En EP1657852A1 no se describe gestionar el envío y el contenido de la señal de "wake-up" para un nodo en base a información adquirida previamente respecto a dicho nodo en particular.
En estas clase de sistemas existe un compromiso, energético y relativo al retardo, entre cuán profundo un nodo "duerme" y cuanto tiempo el nodo necesita para despertar con el fin de enviar o recibir paquetes de datos, tal y como se especifica en [1 ].
En un sistema de radio simple convencional cuando un nodo sensor necesita enviar datos, éste tiene que asociarse a un coordinador de la red, para lo cual se utiliza un protocolo de intercambio de mensajes con el fin de realizar dicha asociación.
En la Fig. 1 se ¡lustra uno de tales sistemas de radio simple, donde un coordinador de red, en la forma de una pasarela de acceso móvil GW, se asocia con tres nodos NA, NB y Nc, mediante un proceso de asociación que se inicia tras enviarles a cada uno de ellos una baliza, y que incluye el mencionado intercambio de mensajes, en particular de los mensajes "Association Req", "Data Req" y "Association Res", tras lo cual la asociación ha finalizado y puede iniciarse la transferencia de datos entre el coordinador GW y cada nodo NA, NB y Nc.
En esta clase de sistemas de radio simple, la documentación existente propone nuevos mecanismos para protocolos específicos con el objetivo de reducir el número de tramas de datos que necesitan ser enviadas. Ello se lleva a cabo, por ejemplo para el caso del protocolo 802.15.4:
- Modificando campos en el protocolo estándar [2]
- Reduciendo primitivas redundantes [3] Existen también los conocidos como sistemas de radio dual, donde los nodos sensores disponen como mínimo de una unidad de radio compleja y de una unidad de radio simple (como es el caso del dispositivo descrito en US2008084836A1 .
Uno de tales sistemas de radio dual se ¡lustra en la Fig. 2. La unidad de radio compleja se encuentra típicamente durmiendo. Cuando la pasarela de acceso móvil GW pasa por las cercanías de los nodos sensores NA, NB, Nc, ésta los despierta mediante el envío de una señal de "wake-up" a los mismos. Si el nodo sensor es el destinatario de dicha señal de "wake-up", recibida en su unidad de radio simple, despierta a la unidad de radio compleja la cual iniciará el proceso de asociación con la pasarela móvil GW.
La señal de "wake-up" puede ser utilizada para comunicar:
- La información que se envía normalmente mediante la trama de la baliza.
- Otra información para configurar el modo de energía del nodo.
La utilización de tal señal de "wake-up" reducirá el envío de señales, ya que la señal de "wake-up" evitará enviar la baliza, lo cual reduce el tiempo de asociación e incrementa el tiempo disponible para la transferencia de datos, un factor que es especialmente crítico cuando la pasarela es móvil.
Bajo el nodo NA de la Fig. 2 se ¡lustran las funciones llevadas a cabo por éste (y por el resto de los nodos NB, Nc) tras la recepción de la señal de "wake- up", y utilizando el contenido de ésta, donde tales funciones consisten en realizar un intercambio de datos con la pasarela GW (incluyendo el referido al proceso de asociación), una configuración del nodo y finalmente un cambio de estado a estado "Sleep" o durmiente.
En la documentación existente puede encontrase esta clase de soluciones en sistemas que utilizan etiquetas de RFID [1 ].
Explicación de la invención
Aparece necesario ofrecer una alternativa al estado de la técnica que cubra las lagunas halladas en el mismo, en particular las referidas a la ausencia de propuestas que personalicen la gestión del envío y contenido de las señales de "wake-up" a cada nodo receptor.
Con tal fin, la presente invención concierne, en un primer aspecto, a un método de comunicación inalámbrica de bajo consumo, que comprende, de manera en sí conocida:
- gestionar el envío desde como mínimo un dispositivo inalámbrico de un primer tipo de al menos una señal de despertar a como mínimo un dispositivo inalámbrico de un segundo tipo; y
- activar como mínimo una unidad de recepción/transmisión de datos del dispositivo inalámbrico de un segundo tipo mediante una unidad receptora de bajo consumo de dicho dispositivo inalámbrico de un segundo tipo cuando dicha unidad receptora de bajo consumo recibe dicha señal de despertar.
A diferencia de las propuestas conocidas, el método propuesto por el primer aspecto de la invención comprende, de manera característica, gestionar, por parte del dispositivo inalámbrico de un primer tipo, como mínimo dicha señal de despertar, por lo que se refiere a su envío y a su contenido, en base a información previamente adquirida asociada con el dispositivo inalámbrico de un segundo tipo.
Según unos ejemplos de realización, dicha información previa adquirida es relativa a una o más de las siguientes informaciones, o una combinación de las mismas:
- información histórica;
- información de comportamiento en comunicaciones pasadas;
- información de asociación de comunicaciones pasadas, incluyendo parámetros de configuración; - información de diferentes estados de consumo en espera y de opciones de funcionamiento asociadas a cada estado;
- información de localización;
- información identificativa;
- información de tipo de dispositivo; e
- información de capacidades de computación y/o de comunicación. Por lo que se refiere a la mencionada gestión del envío de la señal de despertar, ésta comprende, para unos ejemplos de realización:
- enviar o no enviar la señal de despertar al dispositivo inalámbrico de un segundo tipo; y/o
- avanzar o retardar dicho envío; y/o
- realizar o no dicho envío en función de que se cumplan unas condiciones determinadas.
La gestión del contenido de la señal de despertar comprende, de acuerdo con unos ejemplos de realización:
- la generación de la señal de despertar; y/o
- la modificación de la señal de despertar; y/o
- la inclusión en la señal de despertar de información de asociación y/o
- la inclusión en la señal de despertar de información que asista en la selección de la unidad de transmisión/recepción de datos del dispositivo inalámbrico de un segundo tipo que disponga de dos o más unidades de transmisión/recepción de datos distintas, al menos por lo que se refiere a tecnología o protocolo de comunicación soportado; y/o
- la inclusión en la señal de despertar de información relativa al módulo o módulos de transmisión/recepción de datos que el dispositivo inalámbrico de un primer tipo tiene activos o desea utilizar; y/o
- la inclusión en la señal de despertar de información de selección de uno de diferentes estados de consumo en espera y de opciones de funcionamiento asociadas a cada estado disponibles en el dispositivo inalámbrico de un segundo tipo.
El método comprende, para un ejemplo de realización, enviar, por parte del dispositivo inalámbrico de un primer tipo, una señal de despertar al dispositivo inalámbrico de un segundo tipo con el que se ya se ha producido una comunicación previa, incluyendo parámetros de configuración utilizados en dicha comunicación previa, para acelerar el proceso de asociación de la comunicación que se desea establecer.
El método comprende, para un ejemplo de realización, realizar dicha gestión del envío y/o contenido de la señal de despertar en base también a información de otra clase no asociada con el dispositivo inalámbrico de un segundo tipo.
La citada información de otra clase incluye, según un ejemplo de realización, periodicidad con la que se prevé establecer comunicación inalámbrica entre el dispositivo inalámbrico de un primer tipo y el de un segundo tipo.
El método comprende, de acuerdo con una realización, mantener al dispositivo inalámbrico de un segundo tipo en un estado de consumo alto en espera, mediante el envío de la señal de despertar adecuada, cuando dicha periodicidad está por encima de un valor predeterminado.
Según un ejemplo de realización dicha información de otra clase incluye información asociada al dispositivo inalámbrico de un primer tipo, tal como la relativa a su localización y/o a información identificativa del mismo.
Para un ejemplo de realización preferido, el método está aplicado a una pluralidad de dispositivos inalámbricos de un segundo tipo de manera idéntica o análoga a como lo está en relación al citado dispositivo inalámbrico de un segundo tipo, incluyendo la gestión del envío y/o contenido de señales de despertar correspondientes en base a información previamente adquirida asociada con dicha pluralidad de dispositivos inalámbricos de un segundo tipo.
El método comprende, de acuerdo con una realización, enviarle o no la señal de despertar a uno de dichos dispositivos inalámbricos de un segundo tipo en función de la información de localización del mismo, de sus dispositivos inalámbricos de un segundo tipo cercanos y del dispositivo inalámbrico de un primer tipo.
Para un ejemplo de realización, el método comprende incluir en la señal de despertar como mínimo una de las informaciones de localización descritas anteriormente, incluyendo las del dispositivo de un primer tipo y/o las del dispositivo o dispositivos de un segundos tipo. De acuerdo a un ejemplo de realización, el dispositivo inalámbrico de un segundo tipo comprende realizar unas u otras acciones en función de la información de localización recibida.
Cuando la información de localización recibida por el dispositivo inalámbrico de un segundo tipo es relativa como mínimo al dispositivo inalámbrico de un primer tipo, el método comprende, según un ejemplo de realización, decidir, por parte del dispositivo inalámbrico de un segundo tipo, si intercambiar datos o no con el dispositivo inalámbrico de un primer tipo, en función de la información de localización recibida.
Según un ejemplo de realización, el método está aplicado a una pluralidad de dispositivos inalámbricos de un primer tipo.
Por lo que se refiere al dispositivo o dispositivos inalámbricos de un primer tipo, éste es o éstos son, para unos ejemplos de realización, un dispositivo o unos dispositivos de computación móvil y el o los dispositivos inalámbricos de un segundo tipo es o son un o unos dispositivos de computación estacionarios, o viceversa.
Un segundo aspecto de la invención concierne a un sistema de comunicación inalámbrica de bajo consumo, que comprende, de manera en sí conocida:
- como mínimo un dispositivo inalámbrico de un primer tipo y
- como mínimo un dispositivo inalámbrico de un segundo tipo.
El dispositivo inalámbrico de un primer tipo configurado para gestionar el envío de al menos una señal de despertar a como mínimo dicho dispositivo inalámbrico de un segundo tipo.
El dispositivo inalámbrico de un segundo tipo comprende una unidad de recepción/transmisión de datos y una unidad receptora de bajo consumo configurada para activar a como mínimo dicha unidad de recepción/transmisión de datos cuando la unidad receptora de bajo consumo recibe la señal de despertar.
A diferencia de los sistemas convencionales, en el propuesto por el segundo aspecto de la invención, de manera característica, el dispositivo inalámbrico de un primer tipo está configurado para gestionar como mínimo dicha señal de despertar, por lo que se refiere a su envío y a su contenido, en base a información previamente adquirida asociada con el dispositivo inalámbrico de un segundo tipo.
El sistema propuesto por el segundo aspecto de la invención está previsto para implementar el método del primer aspecto.
Según un ejemplo de realización, el sistema comprende como mínimo una base de datos accesible por el dispositivo de un primer tipo para al menos obtener dicha información previamente adquirida asociada a uno o más dispositivos de un segundo tipo.
El dispositivo de un primer tipo está configurado también para, según una realización, registrar en dicha base de datos la información previamente adquirida asociada a uno o más dispositivos de un segundo tipo.
En función del ejemplo de realización, el sistema comprende una pluralidad de dispositivos inalámbricos de un primer tipo y/o una pluralidad de dispositivos de un segundo tipo.
El dispositivo o dispositivos inalámbricos de un primer tipo es o son un o unos dispositivos de computación móvil y el dispositivo o dispositivos inalámbricos de un segundo tipo es o son un o unos dispositivos de computación estacionarios, o viceversa.
Según un ejemplo de realización preferido, el dispositivo o dispositivos de un segundo tipo es o son un o unos sensores y/o actuadores.
Mediante el método y el sistema propuestos por la presente invención, se consigue, para diferentes ejemplos de realización, aparte de reducir el consumo de energía de los nodos sensores/actuadores, realizar una optimización del tiempo de asociación de nodos móviles, de manera que se maximice el tiempo efectivo de comunicación y así conseguir que la infraestructura de nodos necesaria per implementar un determinado servicio/aplicación se reduzca de forma considerable.
Breve descripción de los dibujos
Las anteriores y otras ventajas y características se comprenderán más plenamente a partir de la siguiente descripción detallada de unos ejemplos de realización con referencia a parte de los dibujos adjuntos, los cuales deben tomarse a título ilustrativo y no limitativo. Parte de los dibujos adjuntos, en particular los correspondientes a las Figs. 1 y 2, ya han sido utilizados para sustentar la descripción de unos sistemas convencionales en el apartado de estado de la técnica.
En los dibujos adjuntos:
las Figs. 1 y 2 muestran, respectivamente, de manera esquemática, un escenario correspondiente a un sistema de radio simple y un escenario correspondiente a un sistema de radio dual formados ambos por una pasarela de acceso móvil y tres nodos sensores, habiéndose descrito ambos sistemas y su funcionamiento en el apartado de estado de la técnica anterior;
la Fig. 3 muestra de manera esquemática un escenario correspondiente a un sistema de radio múltiple, representativo de un ejemplo de realización del método y el sistema propuestos por la presente invención;
la Fig. 4a muestra, también de manera esquemática, un escenario correspondiente a un sistema de radio múltiple avanzado que, además de los elementos ¡lustrados en la Fig. 3, incluye una base de datos accesible por la pasarela de acceso, para otro ejemplo de realización más elaborado del método y el sistema propuestos por la presente invención;
la Fig. 4b muestra, también de manera esquemática, un escenario correspondiente a un sistema de radio múltiple avanzado, pero que a diferencia del ¡lustrado en la Fig. 4a, incluye un nodo sensor móvil y unas pasarelas de acceso estacionarias, cada una de ellas con acceso a una respectiva base de datos; y
la Fig. 5 muestra el intercambio de mensajes MAC llevado a cabo de manera convencional entre un dispositivo o sensor y un coordinador, según el protocolo 802.15.4.
Descripción detallada de unos ejemplos de realización
El método y sistema propuesto por la presente invención es válido para el desarrollo de aplicaciones oportunísticas tolerantes a retrasos, donde la comunicación no debe ser permanentemente continúa. En estos casos, la transmisión de la información sólo se realiza cuando hay proximidad entre el nodo sensor/actuador y el nodo retransmisor (tal como una pasarela de acceso) que tiene capacidad para despertar el nodo sensor a través de la señal de "wake-up". Se puede dotar de movilidad a cualquiera de los dos tipos de nodos.
A continuación se describen distintos escenarios, con referencia a las Figs. 3, 4a y 4b, que se corresponden con diferentes ejemplos de realización del método y sistema propuesto por la presente invención.
En la Fig. 3 se ¡lustra un escenario que incluye un sistema de radio múltiple, donde cada nodo NA, NB, Nc comprende una unidad de radio simple (no ¡lustrada) y varias unidades de radio complejas, ¡lustradas en un número de dos y referidas como C1 , C2.
En este caso la señal de "wake-up" enviada por la pasarela de acceso móvil GW incluye información para asistir a cada nodo estacionario NA, NB, Nc a seleccionar la unidad de radio compleja más adecuada que debe ser usada para transferir los datos que debe transmitir el nodo sensor en cuestión.
Para un ejemplo de realización, la señal de "wake-up" informa al nodo sensor NA, NB, Nc sobre los módulos complejos, o módulos de transmisión/recepción de datos, que tiene activos la pasarela de acceso móvil GW.
Se implementa así, para el escenario de la Fig. 3, el método del primer aspecto de la invención, en particular para el ejemplo de realización anteriormente descrito para el que la gestión del contenido de la señal de "wake- up" comprende la inclusión en ésta de información que asista en la selección de la unidad de transmisión/recepción de datos del nodo NA, NB, Nc que disponga de dos o más unidades de transmisión/recepción de datos distintas C1 , C2, al menos por lo que se refiere a tecnología o protocolo de comunicación soportado, basándose en la información previamente adquirida asociada a cada nodo referente a las capacidades de los mismos en cuanto a las unidades de transmisión/recepción que poseen.
Según dicho ejemplo de realización, también se realiza, según el método propuesto por la invención, la inclusión en la señal de "wake-up" de información relativa al módulo o módulos de transmisión/recepción de datos que la pasarela de acceso móvil GW tiene activos o desea utilizar. En el ejemplo de realización de la Fig. 3, también se llevan a cabo las funciones descritas con referencia la Fig. 2, incluyendo la inclusión en la señal de "wake-up" de datos de configuración así como de datos que aceleren el proceso de asociación.
La Fig. 4a ¡lustra un escenario que incluye un sistema de radio múltiple avanzado que, además de los elementos ¡lustrados en la Fig. 3, incluye una base de datos accesible por la pasarela de acceso móvil GW, para otro ejemplo de realización más elaborado del método y el sistema propuestos por la presente invención.
Además de las características y funcionalidades del escenario de la Fig. 3, en el de la Fig. 4a la plataforma de acceso móvil GW adquiere, a través de la base de datos BD, información histórica sobre los nodos sensores NA, NB, Nc de la red junto con información georeferenciada proveniente de un módulo de localización interno o externo (por ejemplo GPS), indicado en la Fig. 4a con la referencia LS.
La segunda vez que una plataforma de acceso móvil GW pasa cerca de un nodo sensor NA, NB o Nc ubicado en una localización georeferenciada, conocida por GW, el sistema permitirá acelerar el proceso de asociación ya que existe información disponible en la base de datos BD que incluye parámetros previos de configuración para ese nodo utilizados en una asociación previa, los cuales se utilizan en la nueva asociación del nodo NA, NB o Nc con la plataforma de acceso móvil GW, gracias a su envío a éstos en el interior de un señal de "wake-up", denominada en la Fig. 4a como señal de "wake-up" avanzada.
En particular, tal y como se ¡lustra en la Fig. 4a, dichos parámetros previos permiten que, para llevar a cabo la asociación de un nodo NA, NB, Nc con la pasarela GW, pueda prescindirse de los comandos "Association Req" y "Data Req" (que sí son necesarios en el escenario de la Fig. 3), necesitándose simplemente utilizar el comando "Association Res".
Las funciones realizadas en este caso por la pasarela de acceso móvil
GW se ¡lustran en la Fig. 4a bajo ésta, e incluyen el envío de señales de "wake- up", el intercambio de datos con los nodos NA, NB, Nc y con la base de datos BD, y el registro en esta última de nuevos datos provenientes de nuevas asociaciones.
Por lo que se refiere a las funciones realizadas por cada nodo NA, NB, Nc, éstas son similares a las del escenario 3, aunque por lo que se refiere al proceso de asociación están mejoradas, ya que el envío del comando "Data request" no es en este caso necesario.
Se implementa así, para el escenario de la Fig. 4a, el método del primer aspecto de la invención, en particular para el ejemplo de realización anteriormente descrito para el éste comprende enviar, por parte de la pasarela de acceso móvil GW, una señal de "wake-up" al nodo sensor NA, NB, Nc con el que se ya se ha producido una comunicación previa, incluyendo parámetros de configuración utilizados en dicha comunicación previa, para acelerar el proceso de asociación de la comunicación que se desea establecer En la Fig. 4b se ¡lustra un escenario correspondiente a un sistema de radio múltiple avanzado, que se diferencia del ¡lustrado en la Fig. 4a, porque incluye un nodo sensor NA que en este caso es móvil con acceso a una base de datos BDN, y dos pasarelas de acceso GWA, GWB estacionarias, cada una de ellas con acceso a una respectiva base de datos BDA, BDN comunicada con un módulo de localización interno o externo LSA, LSB.
En este caso en el que el dispositivo móvil no es la pasarela de acceso sino el nodo sensor, la información incluida en la señal de "wake-up" es usada para identificar a la pasarela y proporcionarle su localización, y basándose en la información recibida el nodo móvil puede decidir si intercambiar datos con ella o no, al consultar dicha información en la base de datos BDN.
En la Fig. 4b se ¡lustra tal situación, donde el nodo móvil NA recibe una señal de "wake-up" avanzada de la pasarela dentro de cuyo rango de cobertura se encuentre el mismo, ya sea la GWA, la GWB o ambas, que incluye la referida información identificativa y de localización de la respectiva pasarela, en función de la cual decide, tras consultarla en su base de datos BDN, si proceder al intercambio de datos con ella.
La segunda vez que el nodo móvil NA pasa cerca de una plataforma de acceso GWA, GWB, y ésta lo reconoce, le envía la correspondiente señal de "wake-up" avanzada que, de manera análoga a la de la Fig. 4a, incluye parámetros previos de configuración para ese nodo utilizados en una asociación previa, y extraídos de la correspondiente base de datos GWA ó GWB, los cuales se utilizan en la nueva asociación del nodo NA con la plataforma de acceso móvil GWA Ó GWB.
Las funciones realizadas por cada pasarela de acceso móvil GWA, GWB se ¡lustran en la Fig. 4b bajo la pasarela GWA, e incluyen el envío de señales de "wake-up", el intercambio de datos con el nodo móvil NAy con la correspondiente base de datos BDA, BDB, y el registro en esta última de nuevos datos provenientes de nuevas asociaciones.
Por lo que se refiere a las funciones realizadas por el nodo móvil NA, éstas son similares a las del escenario 4a, aunque añadiendo la refenda en la Fig. 4b como "Decisión sobre datos" consistente en la explicada arriba decisión sobre si intercambiar datos o no con la pasarela de acceso estacionaria GWA, GWB, así como la función "Registro en BDN" consistente en registrar la citada información identificativa y de localización de las pasarelas GWA, GWB en la base de datos BDN a consultar para tomar la referida decisión de intercambiar o no datos.
Se implementa así, para el escenario de la Fig. 4b, el método del primer aspecto de la invención, en particular para el ejemplo de realización anteriormente descrito para el que, cuando la información de localización recibida por nodo móvil NA es relativa a la plataforma de acceso estacionaria GWA, GWB, el método comprende decidir, el nodo móvil NA, si intercambiar datos o no con la plataforma de acceso estacionaria GWA, GWB, en función de dicha información de localización.
La anterior y otra clase de información a incluir en la señal de "wake-up", para diferentes ejemplos de realización, está formada por uno o más de los siguientes tipos de datos:
- ID de destino: nodo sensor (uni/multi/broad-cast)
- ID fuente: pasarela de acceso (uni/multi/broad-cast)
- Configuración de modo ahorro de energía: basado en información de la base de datos. - Disponibilidad de unidades radio complejas: unidades radio complejas disponibles en la pasarela de acceso.
- QoS: prioridad de los datos en la pasarela de acceso a ser suministrados (por ejemplo: baja, media, urgente)
- Seguridad: capacidades relativas a la segundad proporcionadas por la pasarela de acceso.
- Datos específicos para el proceso de asociación; por ejemplo para el protocolo 802.15.4: LogicalChannel, CoordAddressMode, CoordPANId,
CoordAddress, Capabilitylnfo, SecuhtyEnable.
- Localización de la pasarela de acceso, que puede ser proporcionada por un módulo GPS u otro sistema.
En la Fig. 5 se muestra el intercambio de mensajes MAC llevado a cabo de manera convencional entre un dispositivo o sensor y un coordinador, según el protocolo 802.15.4. Ver las secciones 7.1.3.1 a 7.1 .3.4 de IEEE 802.15.4 para observar el formato de los distintos comandos de los mensajes MAC: MLME- ASSOCIATE.request (MASR), MLME-ASSOCIATE.indication (MASI), MLME- ASSOCIATE.response (MASS), MLME-ASSOCIATE.confirm (MASC). Para los ejemplos de realización de las Figs. 4a y 4b, el proceso de asociación prescinde de los comandos MASR y MASI.
En cuanto a los beneficios que el método y el sistema propuestos por la presente invención aportan, éstos son inherentes a la utilización de una señal de "wake-up" enviada desde una pasarela de acceso, móvil o estacionaria, a uno o más nodos, estacionarios o móviles, que, en función del ejemplo de realización:
- reducción del número de tramas intercambiadas en el proceso de asociación del módulo de radio complejo y reducción por tanto, el tiempo utilizado en este proceso;
- configuración del modo ahorro de energía de cada nodo sensor específico de acuerdo con sus características (cantidad de datos, tipo de datos, etc.) teniendo en cuenta que los modos más ahorradores de energía requieren más tiempo para "despertar" y viceversa; - evitación del intercambio de tramas de baliza y de tramas de asociación la segunda vez que un nodo sensor estacionario se asocia con una plataforma de acceso móvil, ya que ésta tiene acceso a un mapeado histórico de cada nodo y su representación georeferenciada;
- mejora de la decisión de selección de la unidad radio a utilizar cuando existen varias unidades radio complejas para transferir datos.
Aplicando el método y el sistema propuestos por la presente invención en redes de sensores inalámbricos (Zigbee, 802.15.4), se pueden implementar servicios y soluciones similares a las que se ofrecen actualmente con tecnología RFID, pero con niveles de funcionalidades muy superiores. Los nodos sensores/actuadores pueden proporcionar información adicional a la simple identificación de personas / elementos, combinándolo con otra información (temperatura, humedad, etc.) y con la posibilidad de interactuar para hacer alguna acción complementaria (activación/desactivación de algún elemento, descargar cierta información en función de la ubicación, etc.).
A modo de ejemplo, algunos servicios/aplicaciones donde se puede aplicar la presente invención (siempre gestionando el envío y contenido de la señal de "wake-up" en base a información previamente adquirida de los nodos receptores) son:
- Gestión del transporte público: mediante nodos móviles instalados en vehículos de transporte público se podría medir su ocupación, y al llegar a cada una de las paradas, la información se podría transmitir a través de un nodo estático instalado en la propia parada. Adicionalmente, este sistema permitiría medir el tiempo de paso y el tiempo en el que el vehículo permanece estacionado en cada parada. Complementariamente, si los usuarios dispusieran de tarjetas avanzadas, que incorporaran nodos sensores, se podría permitir que el usuario "comprase" su billete en la parada, y al subir al autobús el sistema podría validar automáticamente que todos los pasajeros hubiesen validado su billete previamente, sin necesidad de tener que validarlo de forma individual. El método y el sistema de "wake-up" propuestos por la invención permiten que en todas estas aplicaciones el módulo radio sólo se active cuando el usuario se encuentra en una parada de bus, reduciendo al máximo su consumo de energía.
- Gestión de servicios urbanos (recogida de residuos, gestión de sacos de escombros, etc.). Mediante los nodos sensores correspondientes, permitiría recopilar información del grado de llenado de los contenedores de residuos o información de cuando se ha instalado cualquier saco de escombros en la calle, y la recogida de información se podría realizar a través de nodos móviles instalados en vehículos municipales, durante el transcurso de sus rutas periódicas y dianas, evitando tener que desplegar una gran infraestructura fija, y consiguiendo que los nodos sensores sólo se activen cuando pase un nodo móvil, si la información previamente adquirida de los mismos así lo indica (por ejemplo si el tiempo transcurrido desde la última transmisión realizad por parte nodo sensor es superior a un valor predeterminado).
- Gestión sanitaria: Recogida automática de determinadas medidas de parámetros físicos (temperatura, nivel de radiación, etc.) cuando se accede a una determinada ubicación especial (por ejemplo quirófanos, salas de radiografía, etc.).
- Turismo y cultura. Sistema de Información en los museos. Menor consumo que los sistemas que utilizan tecnologías Bluetooth.
Un experto en la materia podría introducir cambios y modificaciones en los ejemplos de realización descritos sin salirse del alcance de la invención según está definido en las reivindicaciones adjuntas. Referencias:
[1 ] "Radio SIeep Mode Optimization in Wireless Sensor Networks" [2] "A New Association Scheme of IEEE 802.15.4 for Real-time Applications"
[3] "Performance Evaluation of IEEE 802.15.4 Beacon-enabled Association Process"

Claims

Reivindicaciones
1 .- Método de comunicación inalámbrica de bajo consumo, que comprende:
- gestionar el envío desde al menos un dispositivo inalámbrico de un primer tipo (GW, GWA, GWB) de al menos una señal de despertar a al menos un dispositivo inalámbrico de un segundo tipo (NA, NB, Nc); y
- activar al menos una unidad de recepción/transmisión de datos (C1 , C2) del dispositivo inalámbrico de un segundo tipo (NA, NB, Nc) mediante una unidad receptora de bajo consumo de dicho dispositivo inalámbrico de un segundo tipo (NA, NB, Nc) cuando dicha unidad receptora de bajo consumo recibe dicha señal de despertar,
estando el método caracterizado porque comprende gestionar, por parte de dicho dispositivo inalámbrico de un primer tipo (GW, GWA, GWB), al menos dicha señal de despertar, por lo que se refiere a su envío y a su contenido, en base a información previamente adquirida asociada con el dispositivo inalámbrico de un segundo tipo (NA, NB, NC).
2 - Método según la reivindicación 1 , caracterizado porque dicha información previa adquirida es relativa a al menos una de las siguientes informaciones, o una combinación de las mismas:
- información histórica;
- información de comportamiento en comunicaciones pasadas;
- información de asociación de comunicaciones pasadas, incluyendo parámetros de configuración;
- información de diferentes estados de consumo en espera y de opciones de funcionamiento asociadas a cada estado;
- información de localización;
- información identificativa;
- información de tipo de dispositivo; e
- información de capacidades de computación y/o de comunicación.
3.- Método según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dicha gestión del envío de la señal de despertar comprende: - enviar o no enviar la señal de despertar al dispositivo inalámbrico de un segundo tipo (NA, NB, Nc); y/o
- avanzar o retardar dicho envío; y/o
- realizar o no dicho envío en función de que se cumplan unas condiciones determinadas.
4. - Método según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dicha gestión del contenido de la señal de despertar comprende:
- la generación de la señal de despertar; y/o
- la modificación de la señal de despertar; y/o
- la inclusión en la señal de despertar de información de asociación y/o
- la inclusión en la señal de despertar de información que asista en la selección de la unidad de transmisión/recepción de datos del dispositivo inalámbrico de un segundo tipo (NA, NB, Nc) que disponga de dos o más unidades de transmisión/recepción de datos distintas (C1 , C2), al menos por lo que se refiere a tecnología o protocolo de comunicación soportado; y/o
- la inclusión en la señal de despertar de información relativa al módulo o módulos de transmisión/recepción de datos que el dispositivo inalámbrico de un primer tipo (GW, GWA, GWB) tiene activos o desea utilizar; y/o
- la inclusión en la señal de despertar de información de selección de uno de diferentes estados de consumo en espera y de opciones de funcionamiento asociadas a cada estado disponibles en el dispositivo inalámbrico de un segundo tipo (NA, NB, Nc).
5. - Método según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende realizar dicha gestión del envío y/o contenido de la señal de despertar en base también a información de otra clase no asociada con el dispositivo inalámbrico de un segundo tipo (NA, NB, Nc).
6. - Método según la reivindicación 5, caracterizado porque dicha información de otra clase incluye periodicidad con la que se prevé establecer comunicación inalámbrica entre el dispositivo inalámbrico de un primer tipo (GW, GWA, GWB) y el de un segundo tipo (NA, NB, Nc).
7. - Método según la reivindicación 6 cuando depende de la 4, caracterizado porque comprende mantener al dispositivo inalámbrico de un segundo tipo (NA, NB, Nc) en un estado de consumo alto en espera, mediante el envío de la señal de despertar adecuada, cuando dicha periodicidad está por encima de un valor predeterminado.
8. - Método según la reivindicación 5, caracterizado porque dicha información de otra clase incluye información asociada al dispositivo inalámbrico de un primer tipo (GW, GWA, GWB).
9. - Método según la reivindicación 8, caracterizado porque dicha información asociada al dispositivo inalámbrico de un primer tipo (GW, GWA, GWB) es relativa al menos a su localización.
10.- Método según la reivindicación 8 ó 9, caracterizado porque dicha información asociada al dispositivo inalámbrico de un primer tipo (GW, GWA, GWB) es relativa al menos a información identificativa.
11.- Método según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque está aplicado a una pluralidad de dispositivos inalámbricos de un segundo tipo (NA, NB, Nc) de manera idéntica o análoga a como lo está en relación a dicho dispositivo inalámbrico de un segundo tipo, incluyendo la gestión del envío y/o contenido de señales de despertar correspondientes en base a información previamente adquirida asociada con dicha pluralidad de dispositivos inalámbricos de un segundo tipo (NA, NB, Nc).
12.- Método según la reivindicación 11 cuando depende de la 9, caracterizado porque comprende enviarle o no la señal de despertar a uno de dichos dispositivos inalámbricos de un segundo tipo (NA, NB, Nc) en función de la información de localización del mismo, de sus dispositivos inalámbricos de un segundo tipo (NA, NB, Nc) cercanos y del dispositivo inalámbrico de un primer tipo (GW, GWA, GWB).
13. - Método según la reivindicación 2, 9 ó 12, caracterizado porque comprende incluir en la señal de despertar al menos una de dichas informaciones de localización.
14. - Método según la reivindicación 13, caracterizado porque comprende, el dispositivo inalámbrico de un segundo tipo (NA, NB, Nc), realizar unas u otras acciones en función de dicha información de localización recibida.
15. - Método según la reivindicación 14, caracterizado porque cuando la información de localización recibida por el dispositivo inalámbrico de un segundo tipo (NA, NB, Nc) es relativa al menos al dispositivo inalámbrico de un primer tipo (GW, GWA, GWb), el método comprende decidir, el dispositivo inalámbrico de un segundo tipo (NA, NB, NC), si intercambiar datos o no con el dispositivo inalámbrico de un primer tipo (GW, GWA, GWB), en función de dicha información de localización.
16. - Método según la reivindicación 4 cuando depende de la 2, caracterizado porque comprende enviar, por parte del dispositivo inalámbrico de un primer tipo (GW, GWA, GWB), una señal de despertar al dispositivo inalámbrico de un segundo tipo (NA, NB, NC) con el que se ya se ha producido una comunicación previa, incluyendo parámetros de configuración utilizados en dicha comunicación previa, para acelerar el proceso de asociación de la comunicación que se desea establecer.
17. - Método según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dicho dispositivo inalámbrico de un primer tipo (GW, GWA, GWB) es un dispositivo de computación móvil y dicho o dichos dispositivos inalámbricos de un segundo tipo (NA, NB, NC) es o son un o unos dispositivos de computación estacionarios, o viceversa.
18. - Sistema de comunicación inalámbrica de bajo consumo, que comprende:
- al menos un dispositivo inalámbrico de un primer tipo (GW, GWA, GWB); y
- al menos un dispositivo inalámbrico de un segundo tipo (NA, NB, NC), estando el dispositivo inalámbrico de un primer tipo (GW, GWA, GWB) configurado para gestionar el envío de al menos una señal de despertar a al menos dicho dispositivo inalámbrico de un segundo tipo (NA, NB, NC);
comprendiendo el dispositivo inalámbrico de un segundo tipo (NA, NB, NC) al menos una unidad de recepción/transmisión de datos (C1 , C2) y una unidad receptora de bajo consumo configurada para activar a al menos dicha unidad de recepción/transmisión de datos (C1 , C2) cuando dicha unidad receptora de bajo consumo recibe dicha señal de despertar, estando el sistema caracterizado porque dicho dispositivo inalámbrico de un primer tipo (GW, GWA, GWB) está configurado para gestionar al menos dicha señal de despertar, por lo que se refiere a su envío y a su contenido, en base a información previamente adquirida asociada con el dispositivo inalámbrico de un segundo tipo (NA, NB, Nc).
19. - Sistema según la reivindicación 18, caracterizado porque está previsto para implementar el método según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 17.
20. - Sistema según la reivindicación 18 ó 19, caracterizado porque comprende al menos una base de datos (BD, BDA, BDB) accesible por el dispositivo de un primer tipo (GW, GWA, GWB) para al menos obtener dicha información previamente adquirida asociada a uno o más dispositivos inalámbricos de un segundo tipo (NA, NB, Nc).
21. - Sistema según la reivindicación 20, caracterizado porque el dispositivo de un primer tipo (GW, GWA, GWB) está configurado también para registrar en dicha base de datos (BD, BDA, BDB) dicha información previamente adquirida asociada a uno o más dispositivos de un segundo tipo (NA, NB, Nc).
22.- Sistema según la reivindicación 20 ó 21 , caracterizado porque comprende una pluralidad de dispositivos inalámbricos de un primer tipo (GW, GWA, GWB) y/o una pluralidad de dispositivos de un segundo tipo (NA, NB, Nc).
23. - Sistema según una cualquiera de las reivindicaciones 18 a 22, caracterizado porque dicho o dichos dispositivos inalámbricos de un primer tipo (GW, GWA, GWB) es o son un o unos dispositivos de computación móvil y dicho o dichos dispositivos inalámbricos de un segundo tipo (NA, NB, Nc) es o son un o unos dispositivos de computación estacionarios, o viceversa.
24. - Sistema según una cualquiera de las reivindicaciones 18 a 23, caracterizado porque el dispositivo o dispositivos de un segundo tipo (NA, NB, Nc) es o son un o unos sensores y/o actuadores.
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