Brevet FR2770729A1 — publié le 19990507

PROTOCOLE DE CONVERGENCE FONCTION D'UN SOUS-RESEAU POUR UN RESEAU RADIO MOBILE La présente invention se rapporte à des protocoles de convergence fonction du sous-réseau radio mobile. L'invention est appliquable, en particulier, bien que non nécessairement, au Protocole de Convergence Fonction du Sous-Réseau (SNDCP) qui doit être spécifié pour le Service Radio en Paquet Général (GPRS). Les systèmes téléphoniques cellulaires numériques actuels, tels que le GSM (Système Global pour Communications Mobiles) ont été conçus avec une mise en évidence des communications vocales. Les données sont normalement transmises entre une station mobile (MS) et un sous-système de station de base (BSS) sur l'interface atmosphérique utilisant ce que l'on appelle le mode de transmission à "circuit commuté" ou un canal physique, c'est-à-dire une série de tranches temporelles régulièrement espacées sur une ou plusieurs fréquences, sont réservées pour la durée de l'appel. Pour les communications vocales, lorsque le train d'informations qui doit être transmis est relativement continu, le mode de transmission par circuit commuté est raisonnablement efficace. Toutefois, pendant des appels concernant des données, par exemple, l'accès au réseau internet, le train de données est "sporadique" et la réservation pendant une grande durée d'un canal physique dans le mode à circuit commuté représente une utilisation non économique de l'interface atmosphérique. Etant donné que la demande pour des services de données avec des systèmes de téléphone cellulaire numérique augmente rapidement, un nouveau service à base de GSM connu comme le Service de Radio par Paquet Général (GPRS) est actuellement normalisé par le European Telecommunications Standards Institute (ETSI) et est défini en termes généraux dans la recommandation GSM 03.060. Le GPRS assure la traduction dynamique des canaux physiques pour la transmission des données. C'est-à-dire qu'un canal physique est attribué à une liaison MS à BSS particulière seulement lorsque les données doivent être transmises. La réservation non nécessaire des canaux physiques lorsqu'il n'y a pas de données à transmettre est évitée. GPRS est conçu pour fonctionner en liaison avec la transmission à circuit commuté GSM classique pour utiliser de manière efficace l'interface atmosphérique pour les communications à la fois de données et vocales. Le GPRS utilisera de ce fait la structure de canaux de base définie pour le GSM. Dans le GSM, une bande de fréquences donnée est divisée dans le domaine temporel en une succession de trames, connue comme (Trame à Accès par Répartition dans le Temps) AMRT. La longueur d'une trame AMRT est de 4,615 ms. Chaque trame AMRT est à son tour divisée en huit tranches consécutives de durée égale. Dans le mode de transmission à circuit commuté classique, lorsqu'un appel est initié, un canal physique est défini pour cet appel en réservant une tranche temporelle donnée (1 à 8) dans chacune d'une suite de trames AMRT. Les canaux physiques sont définis de manière similaire pour véhiculer les informations de signalisation. Avec l'introduction du GPRS, un "canal de trafic" pour transmettre les données est créé en affectant dynamiquement les canaux physiques pour soit le mode de transmission à circuit commuté, soit le mode de transmission par commutation de paquet. Lorsque les exigences du réseau pour le mode de transmission à circuit commuté est élevé, un nombre important de canaux physiques peut être réservé pour ce mode. Par ailleurs, lorsque la demande pour la transmission GPRS est élevée, un nombre important de canaux physiques peut être réservé pour ce mode. De plus, un canal de transmission à commutation de paquet à vitesse élevée peut être prévu en affectant deux ou plus tranches dans chacune d'une suite de trames AMRT à une seule MS. L'interface radio GPRS pour le GMS Phase 2+ (GSM 03.64) peut être modélisée comme une hiérarchie de couches logiques avec des fonctions spécifiques comme il est représenté sur la Figure 1, o la station mobile (MS) et le réseau ont des couches identiques qui communiquent via l'interface MS/réseau Um. On comprendra que le modèle de la Figure 1 ne représente pas nécessairement le matériel contenu dans la MS et le réseau mais illustre plutôt le déroulement et le traitement des données à travers le système. Chaque couche formate les données reçues de la couche voisine, les données reçues passant de la couche inférieure à la couche supérieure et les données pour transmission passant de la couche supérieure à la couche inférieure. Au niveau de la couche supérieure dans la station mobile, se trouve un certain nombre d'entités de protocoles de données de paquets (PDP). Certaines de ces entités PDP utilisent des protocoles point à point (PTPs) conçus pour envoyer des données sous forme de paquet d'une station mobile à une autre station mobile, ou d'une station mobile à un terminal fixe. Des exemples de protocoles PTP sont IP (Protocole Internet) et X.25 qui sont capables de s'interfacer avec des applications utilisateur (non représentées sur la Figure 1). Il conviendra de noter que deux ou plus entités PDP peuvent utiliser le même PDP. Egalement sur la couche supérieure se trouvent d'autres entités de protocole de point d'extrémité GPRS telles que SMS et signalisation (L3M). Une disposition similaire existe à l'intérieur du réseau et en particulier au Noeud de Support GPRS de Service (SGSN). Certaines des entités de couches supérieures utilisent un Protocole de Convergence Fonction du Sous-Réseau Commun (SNDCP) - GSM 04.65 - qui, comme son nom le suggère, transcode (ou fait "converger") les données utilisateur SNDCP différentes en une forme commune (unités de données de protocole SNDCP) et appropriées pour un traitement ultérieur de manière transparente. Les unités SNDCP vont jusqu'à 1600 octets et comprennent une zone d'adresse qui contient un identificateur de poids d'accès au service du réseau (NSAPI) qui identifie la connexion du point d'extrémité, c'est-à-dire l'utilisateur SNDCP. A chaque station mobile peut être affecté un ensemble de NSAPIs indépendamment des autres stations mobiles. Cette architecture signifie que les nouveaux PDPs et relais peuvent être développés dans le futur qui peuvent être facilement incorporés dans l'architecture GPRS existante. Chaque SNDCP (ou autre protocole de point final GPRS) est véhiculée par une trame de commande de liaison logique (LLC) sur l'interface radio. Les trames LLC sont formulées dans la couche LLC (GSM 04.64) et incluent une trame d'en- tête avec des zones de numérotation et d'adressage temporaire, une zone d'informations à longueur variable et une séquence de vérification de trame. Plus précisément, les zones d'adressage incluent un identificateur de point d'accès au service (SAPI) qui est utilisé pour identifier un point final de connexion spécifique (et sa priorité relative et la Qualité du Service (QoS)) sur le côté réseau et sur le côté utilisateur de l'interface LLC. Une point final de connexion est le SNDCP. D'autres points finaux incluent le service de message court (SMS) et la couche de gestion (L3M). La couche LLC formate les données revues à partir de ces différents protocoles de points finaux. Les SAPI sont attribuées en permanence et sont communs à toutes les stations mobiles. La Couche de Commande de Liaison Radio (RLC) définit entre autres choses les procédures pour segmenter et réassembler les PDU de la couche de Commande de Liaison Radio (LLC-PDU) en Blocs de Données RLC et pour retransmission des blocs RLC délivrés de manière non satisfaisante. La couche de Commande d'Accès au Support (MAC) agit au-dessus de la Couche de Liaison Physique (voir ci-dessous) et définit les procédures qui permettent aux multiples stations mobiles de partager un support de transmission commun. La fonction MAC arbitre entre les multiples stations mobiles en essayant de transmettre simultanément et procure les procédures d'évitement de collision, de détection et de récupération. La couche de liaison physique (Liaison Phys.) procure un canal physique entre la station mobile et le réseau. La couche RF physique (RF Phys.) spécifie entre autres choses les fréquences porteuses et les structures de canaux radio GSM, la modulation des canaux GSM et les caractéristiques de l'émetteur/récepteur. Lorsqu'une station mobile devient active dans un réseau, il est nécessaire de définir exactement comment les données doivent être traitées à chacune des couches décrites ci-dessus. Ce traitement implique également la réalisation de négociations préliminaires entre la station mobile et le réseau. En particulier, des paramètres de commande connus comme paramètres d'identité d'échange SNDCP (XID) sont échangés entre les deux couches homologues SNDCP, via les couches LLC respectives dans une étape de négociations de paramètres XID. L'initialisation de la négociation XID peut se produire soit au niveau de la station mobile, soit au niveau du réseau. Sur réception d'un paramètre XID l'entité homologue se configure soit elle-même en conformité avec ce paramètre, soit effectue une autre négociation avec l'entité utilisateur. Le format de zone pour les paramètres SNDCP XID est comme suit: bit 8 7 6 5 4 3 2 1 octet 1 Type de Paramètre octet 2 Longueur = n-1 octet 3 Octet le plus significatif octet n Octet le moins significatif La Figure 2 considère de manière plus détaillée la couche SNDCP et son interface aux utilisateurs SNDCP et la couche LLC est appliquable à la fois aux architectures de station mobile et SGSN. Plus précisément, la Figure 2 illustre la compression d'un protocole et/ou des données utilisateur qui est mis en oeuvre facultativement dans la couche SNDCP (comme cela est décrit dans la recommandation GSM 04.65). Les données sont tout d'abord compressées puis ensuite sous-divisées en blocs, avant que l'en-tête SNDCP soit ajoutée et que l'unité SNDCP soit assemblée. On comprendra que la Figure 2 s'applique à la préparation de données pour émission. Les données reçues sont traitées par un traitement de décompression inverse analogue. Dans la recommandation GSM 04.65 présente, un certain nombre d'algorithmes de compression différents peuvent être prévus pour la compression des données de protocole, bien qu'un seul algorithme de compression soit spécifiquement considéré pour la compression des données utilisateur (bien que la provision soit faite pour des développements futurs dans lesquels de nombreux algorithmes de compression de données utilisateur différents sont rendus disponibles). De manière caractéristique, la décision concernant le fait d'utiliser la compression est effectuée par l'application de l'interface utilisateur qui génère les données utilisateur délivrées à la couche SNDCP via un des utilisateurs SNDCP. La décision est notifiée à la couche SNDCP. Toutefois, la compression peut seulement être utilisée à condition qu'elle soit disponible au niveau des deux couches SNDCP homologues. Pendant les négociations des paramètres SNDCP XID, une ou plusieurs entités de compression/décompression de protocole peuvent être définies et identifiées au niveau des deux couches SNDCP homologues par l'échange des paramètres XID. De manière similaire, une entité de compression/décompression de données utilisateur (ou un certain nombre de ces entités) peut être définie par l'échange d'autres paramètres XID. La recommandation GSM 04.65 propose le message XID suivant à cette fin: bit 8 1 7 1 6 5 1 4 3 2 octet 1 Algorithme octet 2 Longueur = n-1 octet 3 Octet le plus significatif octet n Octet le moins significatif L'octet 1 identifie un algorithme particulier, tandis que l'octet 2 identifie le nombre d'octets qui suivent dans le message XID. Ces octets suivants définissent les paramètres de l'algorithme choisis tels que la longueur d'un livre de codes qui doit être utilisé ou la longueur du mot de code qui doit être utilisé dans un livre de codes (voir ci-dessous). Comme cela a déjà été décrit, les données dans le contexte PDP sont assemblées dans la couche SNDCP en unités SNDCP. La couche SNDCP attache à chaque unité une étiquette PCOMP (COMPression d'informations de commande de Protocole) qui identifie si oui ou non les données du protocole contenues à l'intérieur de cette unité ont été compressées et, si c'est le cas, l'algorithme de compression utilisé. De manière similaire, une étiquette DCOMP (COMPression de Données) est attachée pour identifier si oui ou non les données utilisateur ont été compressées et, si c'est le cas, quel algorithme a été utilisé. Sur réception de chaque unité, la couche NDCP de réception peut déterminer si oui ou non les données dans le contexte PDP doivent être décompressées et, si c'est le cas, quels algorithmes de décompression doivent être utilisés, avant d'acheminer les données à l'entité appropriée (identifiée par le NSAPI contenu dans l'unité SNDCP reçue). Les algorithmes de compression appropriés pour compresser les données (à la fois les données de protocole et données utilisateur) dans la couche SNDCP incluent des algorithmes qui reposent sur la création d'un livre de codes dans lequel un ensemble de codes est identifié par des vecteurs respectifs. Pour chaque segment de données, le livre de codes est cherché pour trouver le code de la meilleure correspondance. Le vecteur est ensuite transmis à l'entité homologue qui contient un livre de codes identiques qui est recherché, en utilisant le vecteur, pour récupérer le code d'origine. Afin d'optimiser l'efficacité du traitement de compression pour les données qui doivent être compressées, le livre de codes est mis à jour dynamiquement en utilisant les données reçues. Lorsque le même algorithme de compression est utilisé par deux ou plus entités PDP, ces entités partagent le même livre de codes. La présente invention découle, au moins en partie, de la réalisation qu'un livre de codes partagé ne sera probablement pas optimal pour chaque contexte PDP qui fait usage d'un livre de codes partagé. C'est de ce fait un but de la présente invention de proposer un protocole de convergence fonction du sous-réseau dans lequel les différents contextes PDP peuvent utiliser le même algorithme de compression tout en utilisant des livres de codes différents. Bien que la discussion ci-dessus du GPRS se rapporte au GSM, il est à noter que le GPRS a une applicabilité beaucoup plus large. A titre d'exemple, en modifiant seulement le protocole radio de niveau bas, le GPRS peut être adapté à la norme de troisième génération proposée UMTS (Système de Télécommunication Mobile Universel). En conformité avec un premier aspect de la présente invention, il est proposé un procédé de mise en ouvre d'un réseau de radio mobile dans lequel les données sont assemblées en unités par une première couche de protocole de convergence avant transmission des données à une seconde couche de protocole de convergence homologue, lesdites données étant délivrées à la première couche de protocole de convergence par une d'une pluralité de couches d'utilisateur de couches de protocole de convergence, le procédé comprenant les étapes consistant à: attribuer au moins un identificateur de point d'accès à chaque utilisateur; et échanger entre lesdites première et seconde couches un ou plusieurs messages de commande de compression, chaque message contenant un identificateur d'algorithme de compression/ décompression de données, un ensemble de paramètres pour l'algorithme identifié, et l'identification d'au moins un identificateur de point d'accès qui doit faire usage de l'algorithme identifié. De manière caractéristique, lesdites unités de données contiennent un desdits identificateurs de point d'accès pour permettre à la couche de protocole de convergence réceptrice de diriger les données contenues dans l'unité vers l'utilisateur correct. Lorsque les couches de protocole de convergence utilisent les algorithmes de compression/décompression qui font usage des livres de codes, ceci permet que des livres de codes séparés soient créés et utilisés pour les identificateurs de point d'accès séparés, même lorsque les identificateurs utilisent le même algorithme de compression/décompression. De préférence, ledit message de commande de compression contient une table de correspondance en mode point desdits identificateurs de point d'accès, o la table de correspondance en mode point indique les identificateurs de point d'accès qui doivent faire usage de l'algorithme identifié et ceux qui ne doivent pas en faire usage. De préférence, chacun desdits messages comprend un premier octet identifiant l'algorithme de compression/ décompression, au moins un octet contenant une représentation en mode point desdits identificateurs de point d'accès et une pluralité d'octets contenant des paramètres d'algorithmes respectifs. Encore de préférence, ladite représentation en mode point est contenue dans deux octets. De préférence, le procédé de la présente invention forme une partie d'un service de Radio Paquet Général et lesdites première et seconde couches de convergence sont des couches de Protocole de Convergence fonction du Sous- Réseau (SNDCP) dans une station mobile et dans un réseau. Dans ce cas, lesdits messages d'initialisation sont sous la forme de messages d'identité d'échange (XID) et les identificateurs de point d'accès sont des NSAPI. La présente invention est également appliquable à d'autres services de radio par paquet qui font usage d'une couche de protocole de convergence. En conformité avec un second aspect de la présente invention, il est proposé un dispositif radiomobile conçu pour utiliser le procédé du premier aspect ci-dessus de la présente invention. En conformité avec un second aspect de la présente invention, il est proposé un noeud de support GPRS de service d'un réseau de radio cellulaire conçu pour utiliser le procédé du premier aspect ci- dessus de la présente invention. Pour une meilleure compréhension de la présente invention, afin de montrer comment celle-ci peut être mise en pratique, référence sera maintenant faite à l'aide d'exemples aux dessins annexés, sur lesquels: La Figure 1 illustre des couches de protocoles d'une liaison radio GPRS; La Figure 2 illustre de manière plus détaillée les couches supérieures du protocole de la Figure 1; et La Figure 3 montre de manière simplifiée l'architecture d'un réseau de téléphone cellulaire numérique GSM/GPRS. Comme on l'a précédemment décrit, la présente recommandation ETSI pour mettre en ouvre la couche NSDCP dans le GPRS permet qu'un certain nombre d'algorithmes de compression/décompression soit défini pour les données à la fois de protocole et d'utilisateur. Chaque algorithme est négocié entre deux couches SNDCP homologues (l'une dans la station mobile et l'autre dans le réseau) avant la compression et la transmission des unités SNDCP contenant ces données. Lorsqu'une unité SNDCP est transmise, des étiquettes PCOMP et DCOMP sont incluses dans l'unité pour identifier au niveau de la couche réceptrice si oui ou non des données de paquet et/ou des données utilisateur contenues dans l'unité sont compressées et si c'est le cas, quels algorithmes ont été utilisés. Il est proposé ici d'inclure dans le message XID utilisé pour négocier un algorithme, une représentation en mode point identifiant quels NSAPIs doivent utiliser cet algorithme. Dans la proposition ETSI courante, 16 NSAPIs peuvent être affectés à une station mobile. Ainsi, deux octets supplémentaires sont ajoutés au message XID, o la position d'un bit (0 à 15) identifie le NSAPI (1 à 16), un 1 indique qu'un NSAPI utilisera l'algorithme et un 0 indique qu'un NSAPI n'utilisera pas l'algorithme. Le nouveau message XID est comme suit: bit 8 |7 6 | 5 | 4 | 3 2 i 1 octet 1 Type d'Algorithme octet 2 Longueur = n-1 octet 3 NSAPI appliquable (représentation en mode point) . NSAPI appliquable (représentation en mode point) Octet le plus significatif octet n Octet le moins significatif Une fois qu'un algorithme a été négocié entre les deux couches SNDCP homologues, il est possible de créer de nombreux livres de codes de compression/décompression différents pour cet algorithme, chaque livre de code étant affecté à un NSAPI respectif. Il est ainsi possible d'optimiser le traitement de compression/décompression pour différents NSAPIs, c'est-à-dire, pour différents utilisateurs SNDCP. Dans certains cas, un seul livre de codes peut toujours être partagé entre différents NSAPIs en utilisant le même algorithme. Ceci peut être approprié, par exemple, lorsque deux utilisateurs finaux partagent le même PDP et produiront ainsi des données similaires pour lesquelles un livre de codes commun est approprié. Lorsqu'une unité SNDCP est reçue par une couche SNDCP, les algorithmes de compression utilisés (s'il y en a), sont identifiés à partir des étiquettes PCOMP et DCOMP. Le livre de codes qui doit être utilisé pour la décompression avec l'algorithme identifié peut ensuite être identifié à partir du NSAPI contenu dans l'unité (comme on l'a décrit ci- dessus). La structure générale du réseau de téléphone radio GSM/GPRS est illustré sur la Figure 3, o les acronymes suivants sont utilisés. BSC Contrôleur de Station de Base BSS Sous-Système de Station de Base BTS Station Emetteur/Récepteur de Base GGSN Noeud de Support GPRS Passerelle GPRS Service de Radio par Paquet Général GSM Système Global pour Communications Mobiles HLR Registre d'Emplacement d'Accueil IP Protocole Internet L3M Gestion Couche 3 LLC Commande de Liaison Logique MAC Commande d'Accès au Support MS Station Mobile MSC Centre de Commutation Mobile NSAPI Identificateur de Point d'Accès de Service au Réseau PC/PDA Ordinateur Personnel/Assistant de Données Personnelles PDP Protocole de Données en Paquet PDU Unité de Données en Paquet PSTN Réseau Téléphonique Commuté Public PTM-G Groupe Point à Multipoint PTM-M Multidiffusion Point à Multipoint PTP Point à Point RLC Commande de Liaison Radio SAPI Identificateur de Point d'Accès au Service SGSN Noeud de Support GPRS de Service SMS Service de Message Court SNDCP Protocole de Convergence Fonction du Sous-Réseau SS7 Système de Signalisation Numéro 7 TCP/IP Protocole de Commande de Transmission/Protocole Internet TDMA Accès Multiple par Répartition dans le Temps Um Interface Station Mobile à Réseau UMTS Service de Télécommunications Mobiles Universelles X.25 Spécification du protocole de couche de réseau REVENDICATIONS 1. Procédé de mise en oeuvre d'un réseau de radio mobile caractérisé en ce que les données sont assemblées en unités par une première couche de protocole de convergence avant transmission des données à une seconde couche de protocole de convergence homologue, lesdites données étant délivrées à la première couche de protocole de convergence par un d'une pluralité d'utilisateurs de couches de protocole de convergence, le procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend: affecter au moins un identificateur de point d'accès à chaque utilisateur; et échanger entre lesdites première et seconde couches un ou plusieurs messages de commande de compression, chaque message contenant un identificateur d'algorithme de compression/ décompression de données, un ensemble de paramètres pour l'algorithme identifié, et l'identification d'au moins un identificateur de point d'accès qui doit faire usage de l'algorithme identifié. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdites unités de données contiennent un desdits identificateurs de point d'accès pour permettre à la couche de protocole de convergence de réception de diriger les données contenues dans l'unité vers l'utilisateur correct. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ledit message de commande de compression contient une représentation en mode point desdits identificateurs de point d'accès, o la représentation en mode point indique les identificateurs de point d'accès qui doivent faire usage de l'algorithme identifié et ceux qui ne doivent pas en faire usage. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que chacun desdits messages comprend un octet identifiant l'algorithme de compression/décompression, au moins un octet contenant une représentation en mode point desdits identificateurs de point d'accès et une pluralité d'octets contenant les paramètres d'algorithmes respectifs. 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que ladite représentation en mode point est contenue dans deux octets. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le procédé forme une partie d'un Service de Radio en Paquet Général et lesdites première et seconde couches de protocole de convergence sont des couches de Protocole de Convergence Fonction du Sous-Réseau (SNDCP) dans une station mobile et dans un réseau, lesdits messages de commande de compression sont sous la forme de messages d'identité d'échange (XID) et les identificateurs de point d'accès sont des NSAPI. 7. Dispositif radio mobile conçu pour utiliser le procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes. 8. Noeud de support GPRS de service d'un réseau radio cellulaire conçu pour utiliser le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7.