Brevet FR2773040A1 — publié le 19990625

Titre RESEAU DE COMMUNICATION SANS FIL EVOLUTIF ET PROCEDE ASSOCIE Domaine de l'invention La présente invention concerne généralement des réseaux de communication sans fil et plus particulièrement un réseau de communication sans fil évolutif et un procédé d'extension de la capacité d'un réseau de communication sans fil. Arrière-plan de l'invention Les systèmes de communication sans fil, comme les systèmes de communication cellulaires numériques et analogiques, les systèmes de communication personnels (PCS) et d'autres systèmes de communication sans fil similaires fournissent une grande liberté à leurs utilisateurs. Un utilisateur d'un système de communication sans fil est presque toujours joignable qu'il soit sur la route, à la maison ou au bureau. De plus, malgré la complexité du système de communication sans fil, il est aussi facile pour l'utilisateur d'utiliser ce système que de composer un numéro de téléphone. Parfois, dans des systèmes de communication sans fil, un utilisateur est incapable d'émettre ou de recevoir un appel ou bien un appel en cours s'interrompt sans que l'on s'y attende. Il faut se rappeler qu'au moins une partie du système de communication sans fil est une liaison radiofréquence (RF) entre l'utilisateur mobile ou à distance et le système. I1 y a un certain nombre de facteurs qui influencent la façon dont et la raison pour laquelle un appel ne peut pas aboutir ou est interrompu. Une cause réside dans le nombre limité de ressources radiofréquences disponibles pour une zone de servIce donnée. Les sources radiofréquences sont limitées en partie par l'attribution du spectre radiofréquence pour des applications particulières. Par exemple, les diffusions de programmes télévisés sont permis dans une certaine partie du spectre radiofréquence et on a attribué au réseau de communication sans fil une autre partie du spectre radiofréquence. Les attributions sont telles que le fonctionnement d'un système ne crée pas d'interférences dans un autre système du fait de la réutilisation des radiofréquences. Toutefois, certaines architectures du système de communication sans fil, telles que celles fondées sur la norme provisoire IS-95-A pour un réseau de communication sans fil à accès multiple par répartition en code (AMRC), surmontent les limitations de ressources en radiofréquence en offrant la capacité d'utiliser des radiofréquences communes à plusieurs utilisateurs. Les problèmes de capacité ou les limitations de la capacité d'un utilisateur d'accéder et d'utiliser ces systèmes peuvent persister du fait d'une limitation du nombre d'utilisateurs pouvant être traités par le système. Bien évidemment, la solution dans un tel cas consiste à étendre la capacité du système. Malheureusement, les architectures des systèmes actuels ne permettent pas d'étendre facilement la capacité du système. Par exemple, on pourrait penser simplement à ajouter un équipement supplémentaire pour gérer les utilisateurs supplémentaires pour résoudre les problèmes de capacité. Toutefois, l'ajout d'équipement et en particulier dans des systèmes de communication sans fil AMRC, provoque quelques problèmes quant aux performances du système. Par exemple, en tant que capacité du système supplémentaire sous la forme de stations émetteurs-récepteurs de base supplémentaires (BTS), des contrôleurs de station de base (BSC) et des centres de commutation mobiles (MSC) sont ajoutés, la zone maximale couverte par chaque groupe MSC/BSC/BTS rétrécit. Ceci signifie qu'il y a plus de connexions, par exemple plus d'interfaces entre les zones de couverture. Le fait d'ajouter des connexions dans le système de communication peut signifier un plus grand nombre de transferts et en particulier un plus grand nombre de transferts "totaux". Le fait d'ajouter des connexions peut également supposer une utilisation de ressources de traitement supplémentaires et peut entraîner un retard vocal accru du fait des interconnexions de trafic et de la latence accrue lors de l'exécution des procédures de traitement d'appels. Les connexions exigent un traitement supplémentaire du système et dans de nombreux cas, provoquent une détérioration de la qualité des appels. Des systèmes de communication AMRC utilisent un processus connu comme étant un transferts "partiel" ou "plus partiel" pour réduire la dégradation de la qualité des appels résultant de transferts totaux en permettant à la station mobile de communiquer avec plusieurs BTS. Le transfert partiel est employé de façon avantageuse lorsque la station mobile se déplace entre une zone couverte par une BTS et une zone couverte par une autre BTS. Avec un transfert partiel, la station mobile est toujours en communication active avec au moins une BTS même lorsqu'elle se déplace dans le système d'une zone de couverture d'une BTS à une autre zone de couverture d'une BTS. Ceci résulte du fait que chaque des BTS fonctionne sous le contrôle d'un BSC particulier en utilisant un ensemble commun de radio fréquences. Les connexions de transferts totaux ont presque toujours un effet négatif sur la qualité de l'appel et sont donc évités en tant que possible. Un transfert total peut se produire lorsqu'une station mobile passe d'une zone géographique desservie par une première BSC à une zone géographique desservie par une deuxième BSC. Le transfert entre une BTS desservie par la première BSC et une BTS desservie par la deuxième BSC exige qu ' une liaison de communication soit établie dans la deuxième BSC par le biais de la BTS appropriée associée à la deuxième BSC. Lorsque le transfert est nécessaire, c'est-à-dire lorsque la station mobile sort de la zone de service de la première BTS pour entrer dans la zone desservie par la deuxième BTS, la station mobile doit rétablir l'appel par le biais de la deuxième BSC. En général, une communication avec de multiples BTS est impossible dans ce mode. Qui plus est, une communication entre la station mobile et la BTS/BSC est normalement momentanément interrompue. Ainsi, on comprendra que le fait d'ajouter de la capacité en ajoutant des MSC, BSC et BTS augmente le nombre de connexions et en particulier peut entraîner une augmentation des connexions de transferts totaux et l'interruption du service qui en découle. Par conséquent, il y a un besoin pour une architecture du système de communication sans fil que l'on peut faire évoluer facilement, extensible, à mesure que le nombre d'utilisateurs du système s'accroît. Qui plus est, une telle extension du système doit être fournie à un coût minimum et sans dégrader les performances du système. Brève descrittion des dessins La figure 1 est une illustration schématique d'un système de communication sans fil de la technique antérieure. La figure 2 est une illustration schématique d'un système de communication sans fil de la technique antérieure étendu à une capacité double. La figure 3 est une illustration schématique du système de communication sans fil de la figure 1 reconfiguré selon un mode de réalisation préféré de la présente invention. La figure 4 est une illustration schématique d'un système de communication sans fil étendu à une capacité double selon un mode de réalisation préféré de la présente invention. La figure 5 est une illustration schématique d'un système de communication sans fil étendu à une capacité double selon un autre mode de réalisation préféré de la présente invention. Description détaillée des modes de réalisation préférés La présente invention va être décrite en utilisant plusieurs modes de réalisation préférés, et en particulier un système de communication sans fil selon la norme IS-95-A pour un système de communication sans fil à accès multiple par répartition en code (AMRC). En référence à la figure 1, par exemple, un système de communication sans fil de la technique antérieure 10 comporte un centre de commutation mobile (MSC) 12, un premier contrôleur de station de base (BSC) 14 et un deuxième BSC 16 desservant chacun les zones de service 18 et 20 d'une zone de service totale 22. Comme on le sait pour ce genre de système, chaque BSC 14 et 16 est associée à une pluralité de stations d'émetteursrécepteurs de base (BTS) 24 et 26, respectivement. Bien que seules deux BTS soient représentées par zone de service 18 et 20, on comprendra que plus ou moins de BTS peuvent être mises en oeuvre selon les besoins et sans pour autant s'éloigner du véritable esprit de la présente invention. Le MSC 12, les BSC 14 et 16, et les BTS 24 et 26 sont spécifiques et fonctionnent selon la norme IS-95-A pour fournir des services de communication sans fil aux stations mobiles (en général représentées par 30) fonctionnant dans les zones de service 18 et 20. Toutefois, ici encore, la présente invention ne se limite pas à la norme de communication particulière mise en oeuvre, et peut être utile dans d'autres normes telles que les normes cellulaires analogiques, cellulaires analogiques du système global pour communication mobile (GSM) et les normes cellulaires numériques à accès multiple par répartition dans le temps (AMRT) IS-55 par exemple. Les BTS associées au BSC 14, et selon la norme IS95-A fournissent un service dans la zone de service 18 en utilisant des voies radiofréquences, ou porteuses, C1 et C2. De la même manière, le BSC 16 fournit un service dans la zone 20 en utilisant des voies radiofréquences C1 et C2. Le fait de fractionner le système 10 de cette manière crée une connexion de transfert total 28 entre les zones de service 18 et 20. C'est-à-dire que lorsque la station mobile 30 passe de la zone de service 18 à la zone de service 20, un transfert de la station mobile 30 de la BTS 24 associé au BSC 14 à la BTS 26 associée au BSC peut être requis. Sur la figure 2, un scénario d'extension est représenté pour le système de communication 10 appelé 10'. Sur la figure 2, les éléments du système 10 portent le même numéro de référence auquel on a ajouté la lettre "a". a " . Les éléments ajoutés pour étendre la capacité portent le même numéro de référence que les éléments similaires du système 10 auxquels on a ajouté la lettre "b". La capacité du système 10' est doublée par rapport à celle du système 10 grâce à l'ajout du MSC 12b et du BSC 14b et 16b. Les BTS ne sont pas représentées sur la figure 2 à des fins de simplicité, mais sont censées être utilisées dans chacune des zones de service 18a, 20a, 18b et 20b. Les BSC 14a et 16a continuent d'assurer le service pour les zones de service respectives 18a et 20a. Les BSC 14b et 16b fournissent des services dans les zones de service 18b et 20b. Chacun des BSC 14a, 16a, 14b et 16b utilise les porteuses C1, C2, C3 et C4 pour fournir un service aux stations mobiles fonctionnant dans les zones de service respectives. Comme on peut mieux le voir sur la figure 2, l'extension du système 10 au système 10' de cette manière crée des connexions de transferts totaux supplémentaires. Les connexions de transferts totaux 28a sont conservées entre les BSC 14a et 16a, une nouvelle connexion 28b est créée entre les BSC 14b et 16b, une nouvelle connexion 28c est créée entre les BSC 16a/MSC 12a et les BSC 14b/MSC 12b. De plus, la taille de chaque zone de service est réduite, ce qui mène à une augmentation de la fréquence des transferts totaux. De cette manière, le système 10' augmente la capacité par le biais de l'ajout de deux porteuses supplémentaires et d'un équipement supplémentaire mais au détriment de zones de service plus petites et d'un nombre plus important de connexions de transferts totaux. En référence à présent à la figure 3, le système 10 de la figure 1 est représenté reconfiguré sous la forme du système 100 selon un mode de réalisation préféré de la présente invention. Le système 100 comporte les BSC 114 et 116 configurés de façon à fournir un service dans chaque zone de service 118 et 120 sur l'une des porteuses 101 et 102 respectivement. Les BSC 114 et 116 sont représentés pour supporter une porteuse unique, CX, mais on comprend que les porteuses illustrées peuvent être un ensemble de porteuses. Par exemple, la porteuse C1 peut être un ensemble de porteuses comportant les porteuses CA, CB, ... CN. Les ensembles de porteuses C1 et C2 doivent toutefois être distincts. De plus, il peut être possible de fournir un niveau de redondance au cas où l'une des BSC 114 et 116 échoue. Dans une telle mise en oeuvre, un ensemble de porteuses, par exemple l'ensemble de porteuses C2 attribuées au BSC 116, peut être utilisé par un BSC actif, c'est-à-dire le BSC 114, dans le cas où un BSC, c'est-à-dire le BSC 116, échoue. Ceci est illustré sur la figure 3 à l'aide des lignes en pointillés. La taille de chaque zone de service 118 et 120 correspond à la totalité de la zone de service 122 du système 100, et chaque zone de service 118 et 120 couvre sensiblement la même zone que la zone de service totale 122. Les BSC 114 et 116 sont respectivement couplés (en utilisant une portée et un transport en retour appropriés) (non représentés) aux stations de base 124 et 126 qui sont à présent logiquement partagés par les BSC 114 et 116 pour fournir un service à la station mobile 30 fonctionnant soit dans la zone de service 118 soit dans la zone de service 120. Comme on le comprendra d'après la figure 3, le système 100 fournit un service de communication sans fil à la totalité de la zone de service 122 sans que l'on trouve de connexion de transfert total dans le système 10. Chacun des BSC 114 et 116 est couplé de façon avantageuse pour utiliser les BTS 124 et 126 et utiliser soit la porteuse C1 soit la porteuse C2 soit les deux. L'équipement de BTS typique, tel que celui commercialisé par Motorola, Inc., Schaumburg, Illinois, présente de multiples fonctions de porteuses. Dans le système 100, une BTS à deux porteuses est logiquement partagée par chacune des BSC 114 et 116. Selon une autre solution, c'est-à-dire des BTS à porteuses multiples absentes, deux BTS à porteuses uniques utilisant une antenne partagée et potentiellement d'autres matériels de réception et de transmission radiofréquence comme des amplificateurs de puissance, de transposeur de fréquence et des adaptateurs de bande et similaires peuvent être couplés respectivement à chacun des BSC 114 et BSC 116. Avec ce dernier agencement, de multiples BTS peuvent être considérées comme partageant logiquement un même emplacement physique et partageant physiquement un matériel de réception et de transmission. Comme on le comprendra, une portée et un transport en retour appropriés (non représentés) sont fournis et sont différents pour chaque BSC 114 et 116. La station mobile 30 acquiert un accès au système 100 de la façon spécifiée dans la norme du système applicable. Toutefois, le système 100 est en outre mis en oeuvre avec une distribution de charge et une logique de chute appropriés, de sorte qu'en fonction de la disponibilité et de la charge du système, la station mobile 30 est attribuée soit au BSC 114 soit au BSC 116. Par exemple, lorsque la station mobile 30 tente d'accéder au système et qu'il y a plus de stations mobiles attribuées au BSC 114, la station mobile 30 peut être attribuée au BSC 116. L'attribution du BSC peut également être fondée sur le type de station mobile, l'option de service, l'emplacement et/ou la mobilité prévue ou présente. De plus, on envisage que les stations mobiles 30 fonctionnant dans le système 100 puissent être transférées entre les BSC 114 et 116 pour assurer un équilibre du système. On comprendra que de nombreux critères d'attribution de stations mobiles appropriées peuvent être mis en oeuvre sans s'éloigner du véritable esprit de la présente invention. En référence à présent à la figure 4, le système 100 est représenté comme le système 100' étendu à une capacité double. Bien que dans le présent exposé des présents modes de réalisation préférés, on traite de l'extension à une capacité double, on comprendra qu'une extension plus importante ou moins importante peut être mise en oeuvre sans s'éloigner du véritable esprit de la présente invention. Les éléments existant dans le système 100' , tel que représenté sur la figure 3, se voient attribuer le même numéro de référence auquel on a ajouté la lettre "a". Les éléments similaires représentés sur la figure 3 mais ajoutés pour étendre la capacité du système 100 présentent le même numéro de référence auquel on a ajouté la lettre "b". Toujours en référence à la figure 4, le système 100' comporte le BSC 114a, le BSC 116a, le BSC 114b et le BSC 116c respectivement couplés au MSC 112. Bien qu un MSC unique soit représenté, de multiples MSC peuvent être employés pour étendre davantage la capacité et améliorer la redondance du système. Chacun des BSC 114a, 116a, 114b et 116b est couplé aux stations de base (non représenté sur la figure 4) dans la totalité de la zone de service 122 pour fournir des services de communication dans chacune des zones de service 118a, 120a, 118b et 12Ob. Comme on le comprendra et tel que représenté, chacun des BSC 114a, 116a, 114b et 116b se voit attribuer l'une des porteuses C1, C2, C3 et C4 dans l'une des zones de service 118a, 10a, 118b et 120b. Les zones de service 118a, 120a, 118b et 120b couvrent chacune sensiblement la même zone, c'est-à-dire la totalité de la zone de service 122. (Les zones de service sont représentées séparées sur la figure 4 à des fins de clarté). Les BTS constituent un équipement de BTS à porteuses multiples ou peuvent être des combinaisons d'équipement de BTS à porteuses multiples et uniques, partageant physiquement une même antenne et un logiciel lié et partageant logiquement un même emplacement physique dans le système 100. Selon une autre solution, les BSC 114a, 116a, 114b et 116b peuvent activer des paires de porteuses dans des paires respectives des zones de service 118a, 120a, 118a et 120b. Tel qu'indiqué ci-dessus, un équilibre de charge et une logique de chute appropriés sont mis en oeuvre en tant que partie des BTS et/ou des MSC mais peuvent être mis en oeuvre en tant que partie de BSC. Les stations mobiles 30 tentent d'accéder au système 100' selon la norme applicable et sont attribuées à l'une des porteuses et par conséquent à l'un des BSC 114a, 116a, 114b et 116b desservant la totalité de la zone 122. Le système 100' est représenté et toutes les zones de service 118a, 120a, 118b et 120b se chevauchent de façon uniforme et recouvrent la totalité de la zone de service 122. Toutefois, tel que cela sera approprié, en fonction de l'alignement et de l'emplacement des stations de base, le fractionnement de l'antenne et d'autres techniques connues pour la configuration de la zone de service, les zones de service peuvent être décalées. Un tel agencement est représenté pour le système 100' ' sur la figure 5. Des numéros de référence identiques sont de nouveau utilisés pour désigner des éléments similaires et on a ajouté à ces numéros de référence une prime pour désigner les zones de service 118a', 120a', 118b' et 120b', qui sont à présent décalées les unes par rapport aux autres mais partagent une partie commune 132, comme le représente la figure 5. De cette façon, l'extension peut être effectuée audelà de la zone de couverture totale d'origine 122. Ou bien, tel que cela est également préféré, le fait de regrouper les ressources dans des zones localisées, comme la partie commune 132, dans lesquelles la densité de trafic de communication est élevée, peut améliorer les disponibilités ou l'utilisation des ressources de communication. En référence à la figure 5, il faut remarquer, en ce qui concerne les systèmes 100 et 100' que les BSC 114a, 114b, 116a et 116b peuvent être, et sont de préférence, situés physiquement loin l'un de l'autre. Dans le cas d'une défaillance du système au niveau d'un site de BSC, les BSC restants sont disponibles pour fournir le service à la totalité de la zone de service 122. La capacité peut être réduite du fait d'une défaillance d'une pièce de l'équipement, mais les interruptions de service de la zone sont éliminées. Les BTS de chacune des zones de service sont de préférence situées au même endroit à l'intérieur d'un logement de station de base commun et couplées à l'antenne située dans le boîtier de la station de base. De préférence encore, les BTS sont situées à l'intérieur d'un bâti de matériel dans le boîtier de station de base. Au cours de l'exposé de la présente invention, une norme de communication unique pour les zones de service a été impliquée. On comprendra que le système peut être mis en oeuvre lorsqu'une première zone est desservie par un équipement de communication selon une première norme et une deuxième zone de service est desservie par un équipement de communication selon une deuxième norme. Par exemple, lorsque le premier système est conçu pour établir des communications vocales et un deuxième système est conçu pour établir des communications de données. Ou bien, lorsque chacun des systèmes est conçu pour établir des communications vocales, mais en fonction de différentes normes de communication. Dans chaque cas, des éléments de communication de niveau supérieur partagent logiquement un équipement de station de base, tandis que les stations de base partagent physiquement un matériel de réception et de transmission. Plusieurs mises en oeuvre préférées de la présente invention ont été décrites en référence aux dessins joints. Les spécialistes de la technique comprendront que la présente invention s'applique à d'autres modes de réalisation que les modes de réalisation particuliers décrits dans le présent document. Ainsi, l'invention ne doit pas être et n'est pas limitée aux modes de réalisation préférés représentés. REVENDICATIONS 1. Système de communication sans fil caractérisé par un premier contrôleur de système de communication fonctionnant selon un protocole de système de communication et utilisant une première ressource de communication un deuxième contrôleur de système de communication fonctionnant selon un protocole de communication et utilisant une deuxième ressource de communication une pluralité de stations de base situées à l'intérieur d'une zone de service de communication sans fil fournissant des services de communication sans fil, une première de ces stations de base étant couplée au premier contrôleur du système de communication et une deuxième de ces stations de base étant couplée au deuxième contrôleur du système de communication pour assurer une communication respective dans la zone de service sur les première et deuxième ressources de communication, respectivement. 2. Système de communication sans fil selon la revendication 1, dans lequel les première et deuxième stations de base sont conçues pour une utilisation physique commune de l'équipement d'émetteur-récepteur. 3. Système de communication sans fil selon la revendication 2, dans lequel l'équipement d'émetteurrécepteur comprend une partie de l'équipement émetteurrécepteur pris dans le groupe caractérisé par : une antenne, un amplificateur, un transposeur de fréquence, un adaptateur de bande. 4. Système de communication sans fil selon la revendication 1, dans lequel les première et deuxième stations de base comprennent une unité de station de base unique conçue pour assurer une communication sur au moins les première et deuxième ressources de communication. 5. Système de communication sans fil selon la revendication 1, dans lequel la zone de service comprend une première partie décalée par rapport à une partie commune et dans lequel la première station de base dessert à la fois la première partie et la partie commune. 6. Système de communication sans fil caractérisé par un moyen permettant de commander une première pluralité de signaux de communication selon un premier protocole de communication un moyen permettant de commander une deuxième pluralité de signaux de communication selon le premier protocole de communication un moyen, couplé à chacun des premier et deuxième moyens de commande, permettant d'émettre et de recevoir les première et deuxième pluralités de signaux de communication en utilisant une première ressource de communication et une deuxième ressource de communication, respectivement, dans une zone de service de communication commune. 7 . Système de communication sans fil selon la revendication 6, dans lequel chacun des premier et deuxième moyens de commande comprend des contrôleurs de station de base. 8. Système de communication sans fil selon la revendication 7, dans lequel chacun des contrôleurs de station de base est situé à distance des autres. 9. Système de communication sans fil selon la revendication 6, dans lequel le moyen permettant d'effectuer l'émission et la réception comprend une station d'émetteur-récepteur de base. 10. Système de communication sans fil selon la revendication 6, dans lequel le moyen permettant l'émission et la réception est caractérisé par une première station d'émetteur-récepteur de base couplée au premier moyen de commande et une deuxième station d'émetteur-récepteur de base couplée au deuxième moyen pour effectuer la commande, dans lequel chacune des première et deuxième stations d'émetteur-récepteur de base est couplée à un appareil de réception et de transmission commun.