Brevet FR2773932A1 — publié le 19990723

La présente invention concerne un procédé de recherche de canal temporel libre dans un réseau local de transmission d'informations par voie radio. Elle s'applique notamment à la mise en oeuvre de réseaux de transmission de données, de la voix etlou d'images sans fil à hauts débits du type connu sous l'abréviation HIPERLAN du vocable anglo-saxon High Performance Local Area Network . Ces réseaux sont principalement utilisés pour les transmissions d'informations à courtes distances entre terminaux mobiles (tels que robots) divers ou station de travail informatique évoluant en local, à l'intérieur d'usines, de bâtiments administratifs ou d'hôpitaux par exemple. L'architecture de ces réseaux est composée d'une ou plusieurs cellules radio recouvrant une zone déterminée du local. Chaque cellule comporte un point d'accès fixe sous la forme d'un concentrateur de trafic disposé au centre de la cellule. La bande passante du réseau est partagée par un multiplexage temporel, sa capacité étant de l'ordre de par exemple de 10 Mbps par canal temporel, Les informations sont transmises par multiplexage temporel type TDMA-TDD par trames successives de durée fixe se composant, de la manière décrite par exemple dans les demandes de brevet FR 2 713 418 et Fur2721784, d'un en-tête, d'une rampe de fréquence et d'un acquittement. La transmission d'une trame a lieu en deux temps se caractérisant par un en-tête de courte durée suivie d'une rampe de fréquence. Pendant la transmission de la rampe, un autre émetteur peut émettre également un en-tête suivi d'une rampe de fréquence et ainsi de suite. L'en-tête qui est émis sur une fréquence fixe dans une tranche de temps de quelques microsecondes définit un canal temporel. Typiquement, une trame a une durée de 480 cils, et est partagée en huit intervalles de 60 lis, le premier intervalle étant réservé à l'en-tête. L'accès d'un terminal à son point d'accès a lieu par polling avec jeton ou par réservation. Dans ce type de réseau, chaque cellule doit choisir elle-même un canal temporel libre afin d'éviter une collision avec une cellule émettrice voisine. Pour résoudre ce problème, il est connu une méthode d'accès centralisée consistant à attribuer un canal temporel à chaque point d'accès par une station maître reliée par un réseau filaire à tous les points d'accès. Mais cette méthode présente des difficultés de réalisation dues aux contraintes sévères imposées par la synchronisation des tranches de temps élémentaires qui rendent difficile la mise en succession des tranches sans qu'il y ait de recouvrement. La méthode d'accès centralisée a l'avantage qu'elle supprime les conflits à l'intérieur d'une cellule radio. Cependant, il existe toujours une possibilité de conflits ou de collisions entre cellules lorsque deux cellules voisines utilisent le même canal temporel ou bien qu'il y a un recouvrement partiel de leurs canaux temporels. Dans les réseaux locaux, le risque de collision entre deux cellules voisines est réel car les cellules ont un diamètre réduit à quelques dizaines de mètres. Aussi pour éviter qu'un terminal se trouve brouillé à cause d'émissions de points d'accès non synchronisés, ces derniers doivent émettre chacun dans des intervalles de temps bien distincts les uns des autres, mais la précision requise pour effectuer la synchronisation des intervalles de temps entre eux dont la durée n'excède pas 60 ps, apparaît incompatible avec la dérive naturelle des horloges des points d'accès à chaque cellule. Le but de l'invention est de pallier les inconvénients précités. A cet effet, I'invention a pour objet un procédé de recherche de canal temporel libre dans un réseau cellulaire de transmission par voie radio composé de terminaux mobiles se déplaçant au travers de cellules et dans lequel chaque terminal à l'intérieur d'une cellule communique avec un point d'accès de la cellule à l'intérieur de laquelle il se trouve sur un canal temporel qui lui est affecté caractérisé en ce qu'il consiste, lorsqu'il y a des collisions entre canaux temporels de cellules voisines, à tenir à jour dans chaque point d'accès une table d'état d'occupation des canaux et à choisir dans cette table un canal libre, la mise à jour de la table étant effectuée régulièrement par le point d'accès lors de phases de veille et par des informations d'état de canal transmises par les terminaux en relation avec le point d'accès. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à l'aide de la description qui suit, faite en regard des dessins annexés qui représentent: - les figures 1 a et I b des configurations de transmission entre plusieurs usagers d'un réseau multicellulaire, - la figure 2, un graphe pour illustrer le processus de signalisation des collisions et changement de canal temporel mise en oeuvre par l'invention, - les figures 3a et 3b, un diagramme illustrant un mécanisme de choix dichotomique et aléatoire mis en oeuvre dans l'invention pour la recherche d'un canal temporel libre, -la figure 4, une organisation de table pour consigner dans chaque point d'accès l'état d'occupation des canaux immédiatement voisins, - la figure 5, un diagramme illustrant le processus de mesure mis en oeuvre dans l'invention pour mesurer le déphasage entre l'horloge locale d'un point d'accès et le canal temporel d'un voisin, - les figures 6a et 6b, deux diagrammes illustrant le mécanisme mis en oeuvre dans l'invention pour effectuer une correction progressive des déphasages. Les exemples donnés aux figures 1 a, 1 b correspondent à des situations où des communications ont lieu entre des points d'accès PA, PC de cellules 1 et 2 différentes et des terminaux TB, TD situés à l'intérieur de ces cellules, les territoires des cellules 1 et 2 se recouvrant partiellement. Dans l'exemple de la figure la, les points d'accès PA et PC se trouvent dans une zone de territoire 3 commune aux cellules 1 et 2 et les terminaux TB et TD se trouvent respectivement dans la cellule I et dans la cellule 2 en dehors de la zone commune 3. Cet exemple montre que si les points d'accès A et C utilisent le même canal temporel pour correspondre respectivement avec les terminaux TD et TB, ceux-ci vont se brouiller mutuellement. Dans l'exemple de la figure lb où seul le terminal TD est dans la zone commune 3, les points d'accès PA et PC qui sont en communication respectivement avec les terminaux TD et TB ne se voient pas. Dans ce cas, s'ils utilisent le même canal, ils ne peuvent pas se rendre compte que le canal est déjà occupé. Seuls les terminaux cachés TB et TD peuvent détecter les collisions et les signaler aux points d'entrée PA et PC. Cette signalisation peut être effectuée par les terminaux TB et TD par inondation de leur canal temporel. La recherche d'un canal temporel libre a lieu suivant l'invention par un choix dichotomique ou aléatoire. Dans le choix dichotomique, le point d'accès qui doit changer de canal temporel en choisit un autre de manière à être éloigné au maximum des autres canaux occupés suivant le processus représenté aux figures 3a et 3b qui correspondent à des exemples de répartitions dans une configuration à huit canaux temporels dont les en-têtes de canal occupent successivement les positions référencées C, à C8. La figure 3a correspond à une situation suivant laquelle une collision apparaît entre deux points d'accès A et B sur le canal temporel C1 et où aucun autre des sept canaux restants n'est occupé. Dans ce cas, le mécanisme dichotomique va affecter au point d'accès A le canal C5 qui est le canal le plus éloigné du canal B qui reste sur le canal C1. Sur la figure 3b, la situation est différente et correspond à une collision entre les points d'accès A et C sur le canal C1 lorsque le point d'accès B occupe le canal Cs. Dans cette configuration, le point d'accès A a le choix entre le canal C3 OU le canal C7 qui sont les positions les plus éloignées des canaux A et B. Dans le choix aléatoire, le canal est choisi aléatoirement. Dans l'exemple de la figure 3a, le point d'accès choisit un canal entre les canaux C3, C4, C5, C6 et C7. Dans l'exemple de la figure 3b, le point d'accès A a le choix entre les canaux C3, C4, C6 et C7 puisque le canal C5 est déjà occupé par le point d'accès voisin B. Quelle que soit la méthode de choix, les canaux C2 et C8 sont exclus car un des deux est toujours impliqué dans la collision. Pour réaliser ces choix, chaque point d'accès dispose d'une table d'état de canal 4 structurée de la façon représentée à la figure 4 qui le renseigne sur l'état d'occupation des autres canaux immédiatement voisins, que ceux-ci soient libres ou occupés. Cette table comporte un numéro d'en-tête d'index clé qui spécifie l'identité du point d'accès dans le canal, la position C(i) des canaux occupés par rapport au point d'accès B, le déphasage w(i) en ns entre l'horloge locale et le canal temporel d'un voisin ainsi que le temps écoulé âge depuis la dernière mesure. Cette table est remplie et mise à jour par le point d'accès grâce à une observation directe du canal qu'il effectue lors de phases de veille et également grâce à des informations d'état de canal qui lui sont transmises par les terminaux. La mise à jour n'a lieu que lorsque le point d'accès est en réception et que son terminal lui transmet des informations sur l'état du canal, ou en veille. Pour optimiser la stabilité du réseau, celui-ci est synchronisé pour que chaque canal occupé par un point d'accès ne soit vu par un voisin comme étant un seul canal et non deux. La synchronisation s'acquiert par une mesure du déphasage existant entre la position des canaux temporels cadencée par l'horloge et celle du canal temporel d'un voisin. Dans l'exemple de la figure 5, la mesure a lieu à la fin de l'en-tête reçue. Sur la figure 5, le point d'accès A reçoit un en-tête émis dans le canai utilisé par le point d'accès B. Le point d'accès A marque la fin de l'en-tête reçu (dernier bit + temps restant par rapport à la durée du canal) et en déduit le déphasage w(B) par rapport à son horloge locale. La mesure du déphasage v(i) de chaque point d'accès AP par rapport à un ou plusieurs points d'accès voisins est obtenue grâce à une veille forcée lors du polling neutre ou de la veille naturelle lorsqu'il n'y a pas de trafic sur le canal et grâce aux terminaux qui se trouvent à portée radio de deux points d'accès. Dans ce dernier cas, les déphasages w(i) sont mesurés par les terminaux puis envoyés au point d'accès avec lequel ils s'associent dans un champ particulier dans le trafic montant c'est-à-dire allant du terminal vers son point d'accès. Au cours de ce mécanisme, il peut se produire que plusieurs terminaux voient un même point d'accès voisin et donc transfèrent la même information vers leurs points d'accès respectifs. Dans ce cas, le point d'accès de rattachement fait un tri, pour ne pas stocker plusieurs fois la même information cwest-à-dire le même déphasage du même point d'accès. Pour faire ce tri, les terminaux transmettent également en plus de l'information de déphasage w(i), la position du canal occupé défini par son numéro de canal et un identifiant de canal définissant l'adresse MAC du point d'accès qui l'occupe. Pour éviter un chevauchement des espaces temporels réservés aux canaux, une correction de phase doit être appliquée sur chacun des canaux des points d'accès. Le calcul de la correction de phase à appliquer consiste à classer les déphasages v(i) en deux groupes G1 et G2 comprenant respectivement ceux qui sont inférieurs au seuil S et ceux qui lui sont supérieurs. Le seuil S est fixé à quelques microsecondes, et correspond à une marge de recouvrement de deux tranches de temps successives pour laquelle les entêtes ne se chevauchent pas. Une correction de phase inférieure à ce seuil S ne provoque pas de nouvelles collisions avec deux tranches de temps immédiatement voisines. La sélection entre les groupes s'effectue en considérant que le groupe G2 a une priorité supérieure à celle du groupe G1. S'il existe au moins un déphasage mesuré dans le groupe G2, celui-ci est choisi pour le calcul de la correction à appliquer. Sinon, le groupe G1 est choisi. Si le groupe G2 est choisi, la correction à appliquer a une durée déterminée d constante de 1 lis par exemple et le groupe G1 n'est pas pris en compte. Dans ce cas, la correction peut être appliquée sur plusieurs cycles de polling en considérant le milieu Me de l'en-tête de canal. Si w(i) 2 Me, chaque cycle est retardé de d si #(i) Si le groupe G1 est choisi, la correction à appliquer M a lieu en une seule fois et est calculée en considérant le milieu Me de l'en-tête canal par la relation: At O iMI+a 2 où |M| est la valeur absolue de la valeur moyenne des déphasages (i) et a I'écart type. Si M #0, le déphasage à corriger est une avance de phase de +M. Dans l'exemple de la figure 5a, Me=30 ps, le déphasage w(B) mesuré par A est de 36 ps et le déphasage w(A) mesuré par B est de 24 ps. En fixant d=l ps, la remise en phase a lieu après 12 cycles de polling . Dans l'exemple de la figure 5b, Me=30 lis, le déphasage w(B)=10 ,us et le déphasage w(A)=50 ps. Pour d=1 clos, la remise en phase a lieu après 5 cycles de polling . REVENDICATIONS 1. Procédé de recherche de canal temporel libre dans un réseau cellulaire de transmission par voie radio composé de terminaux (TB,TD) mobiles se déplaçant au travers de cellules (1,2) et dans lequel chaque terminal à l'intérieur d'une cellule communique avec un point d'accès (PA,PC) de la cellule à l'intérieur de laquelle il se trouve sur un canal temporel (C1... C8) qui lui est affecté caractérisé en ce qu'il consiste, lorsqu'il y a des collisions entre canaux temporels (C1... C8) de cellules voisines (1,2) à tenir à jour dans chaque point d'accès une table d'état d'occupation des canaux (4) et à choisir dans cette table (4) un canal libre (C5,C3), la mise à jour de la table (4) étant effectuée régulièrement par le point d'accès (PA,PC) lors de phases de veille et par des informations d'état de canal transmises par les terminaux en relation avec le point d'accès (PA,PC). 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la table d'état d'occupation des canaux (4) spécifie l'identité, la position et le déphasage (v(i)) des canaux occupés relativement au canal utilisé par son point d'accès ainsi que le temps écoulé depuis la dernière mesure d'un déphasage (w(i)). 3. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 et 2 caractérisé en ce qu'il consiste pour choisir un canal libre dans la table (4) à procéder par dichotomie pour sélectionner le canal libre qui est situé à une distance maximum des autres canaux occupés. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 et 2 caractérisé en ce qu'il consiste pour choisir un canal libre dans la table (4) à procéder de façon aléatoire en éliminant les deux canaux adjacents (C2,C8) au canal du point d'accès en collisions (C1). 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisé en ce qu'il consiste à mettre à jour la table d'état d'occupation des canaux (4) lorsque le point d'accès est en réception et que le terminal qui lui est rattaché lui transmet des informations sur l'état du canal ou lorsque le point d'accès est en veille. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il consiste à faire signaler les canaux en collision des points d'accès par les terminaux qui les reçoivent. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il consiste à calculer dans chaque point d'accès la valeur moyenne des déphasages (v(i)) mémorisé dans la table d'état d'occupation des canaux (4) pour remettre en phase l'ensemble des canaux du réseau.