Brevet FR2832585A1 — publié le 20030523

PROCEDE DE CONTROLE DE CONGESTION DANS UN RESEAU DE TELECOMMUNICATION MOBILE DU TYPE GSM OU UMTS Domaine technique L'invention se situe dans le domaine des télécommunications sans fils et concerne plus particulièrement un procédé de contrôle de congestion dans un réseau de télécommunication mobile du type GSM ou UMTS comportant un réseau d'accès destiné à relier une pluralité de stations mobiles à un réseau coeur destiné à gérer les services fournis auxdites stations mobiles, à chaque station mobile est attribuée une classe d'accès permettant au réseau d'accès de la sélectionner pour l'empêcher d'établir une communication avec le réseau coeur en cas de congestion. Etat de la technique antérieure Les figures 1 et 2 représentent respectivement un schéma de l'architecture d'un réseau GSM et d'un réseau UMTS. Ces réseaux sont divisés en deux parties, un réseau coeur 2, appelé respectivement, NSS (Network Subsystem, en anglais) pour le GSM et CN (Core Network, en anglais) pour l'UMTS, qui gère l'ensemble des abonnés et les services fournis aux abonnés comme les téléservices et les services supplémentaires et un réseau d'accès 4 appelé respectivement, BSS pour le GSM et UTRAN pour l'UMTS, qui gère l'interface et les ressources allouées sur l'interface radio. La figure 1 inclut à la fois les éléments de réseau pour les services à commutation de circuit (téléphonie, applications de données sur circuit) et à commutation de paquets, utilisé, par exemple pour les applications accessibles par le réseau internet. Les réseaux coeur 2 du GSM-circuit et du GPRS ont en commun les modules fonctionnels suivants HLR (Home Location Register en anglais), EIR (Equipment Identity Register en anglais) et AuC (Authentification Center en anglais). Le HLR est une base de données contenant les informations relatives aux abonnés gérés par l'opérateur. Pour chaque abonné, le HLR mémorise les informations suivantes : * les informations de souscription (abonnement data ou non, souscription à tel service supplémentaire, débit maximal autorisé, etc.) * l'identité du mobile, ou IMSI (International Station Identity, en anglais) ; * le numéro d'appel de l'abonné, ou MSISDN (Mobile Station International ISDN number) ; le numéro du VLR (Visitor Location Register en anglais) sous lequel l'abonné est enregistré de manière à pouvoir joindre l'abonné dans le cas d'un appel qui lui est destiné. L'EIR est une base de données contenant la liste des téléphones interdits. C'est un équipement optionnel des réseaux GSM destiné à lutter contre le vol des terminaux mobiles. L'AuC est un élément permettant au réseau d'assurer certaines fonctions de sécurité du réseau GSM telles que l'authentification de l'IMSI de l'abonné et le chiffrement de la communication. L'AuC est couplé au HLR et contient pour chaque abonné une clé d'identification lui permettant d'assurer les fonctions d'authentification et de chiffrement. La partie à commutation de circuit du réseau GSM comporte en outre les éléments fonctionnels suivants : - le MSC (Mobile Service Switching Center, en anglais) représentant un commutateur de données et de signalisation chargé d'établir la communication avec le mobile. - le VLR (Visitor Location Register) représentant une base de données attachée à un ou plusieurs MSC, utilisée pour enregistrer les abonnés qui se trouvent dans une zone géographique donnée appelée LA (Location Area). - l'IWF (Interworking Function) est une passerelle entre le réseau GSM et les réseaux de données (RNIS, PSDN, PDN) respectivement (réseaux numériques à intégration de services, réseau public de services numériques, réseau numérique public). Ce module effectue une conversion entre les protocoles de données utilisés dans le réseau GSM et ceux utilisés dans le réseau de données. La partie purement GRPS du réseau coeur est composée d'éléments complètement distincts de ceux utilisés pour la partie circuit. Dans cette partie, un module appelé SGSN (Serving GPRS Support Node, en anglais) joue le même rôle que le VLR, c'est-à-dire la localisation de l'abonné dans une RA (Routing Area en anglais) qui est l'équivalent d'une LA (Location Area). Comme pour le VLR, le SGSN effectue une allocation d'identité temporaire : le P-TMSI (Packet- TMSI). Un module GGSN (Gateway GPRS Support Node en anglais) assure le rôle de passerelle vers les réseaux à commutation de paquets extérieurs (Internet public, Intranet privé, etc.). Le réseau d'accès 2 BSS du GSM comporte deux types d'équipements : le BSC (Base Station Controller en anglais) et le BTS (Base tranceiver Station en anglais) ; Le BTS est l'équipement de transmission radio du réseau GSM. Elle effectue différentes opérations telles que le codage/décodage des informations transmises sur l'interface radio et la modulation/démodulation. Le BSC est un module destiné à contrôler une ou plusieurs BTS et assure les fonctions suivantes : - le routage de l'appel entre le BTS et le MSC ; - l'allocation et le contrôle des ressources utilisées sur l'interface radio ; - le contrôle de la BTS (démarrage, supervision, activation des ressources radio utilisées par la communication). Le réseau d'accès 2 UTRAN de l'UMTS comporte une entité logique appelée NodeB destinée à assurer les fonctions de réception et de transmission radio pour une ou plusieurs cellules de l'UTRAN et des modules appelés RNC (Radio Network Controller, en anglais) assurant, d'une part, la fonction de routage des communications entre le NodeB et le réseau coeur, et d'autre part, le contrôle de la supervision du NodeB. Il existe deux types de modules RNC, le SRNC (Serving RNC) chargé de la communication entre un mobile et un RNC appelé drift RNC chargé du contrôle des ressources utilisées lorsqu'une connexion est établie entre un mobile et la couche RRC (Radio Ressource Control en anglais) de l'interface UTRAN. Le drift RNC ou controlling RNC est chargé également des cellules distantes lorsque l'usager se déplace dans le réseau et change de cellules au cours de la communication. Dans les normes GSM et UMTS, un équipement mobile ME (Mobile Equipment, en anglais) est désigné par l'expression station mobile MS (Mobile Station en anglais) lorsqu'il est équipé d'une carte SIM (Subscriber Identification Module, en anglais) destinée à contenir les informations d'identification de l'abonné telles que le numéro IMSI (International Mobile Station Identity, en anglais) qui représente l'identité internationale d'un abonné mobile ou le numéro temporaire d'identification le TMSI (temporary Mobile Station Identity, en anglais) pour le GSM et PTMSI (Packet TMSI) pour le GPRS. Ces informations sont soit gravées d'une manière permanente dans la carte SIM et donc non modifiables, soit temporaires et susceptibles d'être modifiées par le réseau au cours de la vie de la carte SIM. Les opérateurs inscrivent également dans la carte SIM un numéro représentant une classe d'accès utilisée pour bloquer l'accès à un noeud du réseau en cas congestion. La norme GSM prévoit trois types de classes d'accès : - 0 à 9 pour les stations mobiles classiques (normaux) - 11 à 15 pour des stations mobiles prioritaires (police, pompier, ambulance...) - et le numéro 10 est réservé à la sécurité. Actuellement, pour contrôler la charge du réseau lors de phases d'initialisation des communications et dans le cas où le réseau coeur est congestionné, le réseau d'accès envoie une requête d'interdiction d'accès à tous les mobiles dont la classe d'accès est préalablement mémorisée dans la carte SIM. Ce mécanisme de contrôle ne permet pas de limiter l'interdiction d'accès au réseau à une partie seulement des mobiles connectés à un noeud particulier car ni le réseau coeur ni le réseau d'accès ne peuvent contrôler la classe d'accès attribuée à une station mobile. De ce fait, ce mécanisme conduit à une interdiction d'accès de tous les mobiles d'une classe d'accès donnée quel que soit le noeud auquel ces stations mobiles sont connectées. En outre, ce mécanisme ne peut pas être appliqué dans les futures architectures des réseaux d'accès GSM et UMTS dans la mesure où il est basé sur des classes d'accès fixes ne tenant pas compte de l'évolution de ces architectures. Par ailleurs, du fait qu'il n'existe pas de distinction dans la carte SIM entre le MSC/VLR et le SGSM, l'interdiction de connexion affecte les communications des mobiles avec un MSC/VLR et les communications avec un SGSM sans distinction. Un autre problème inhérent à ce mécanisme de contrôle provient du fait que la taille des réseaux d'accès BSS grandit et nécessite l'ajout de MSC qui ne sont pas pris en compte par les classes d'accès prédéfinies dans la carte SIM. Le but de l'invention est de pallier les inconvénients de l'art antérieur décrits ci-dessus au moyen d'un procédé de gestion de surcharge basé sur un mécanisme souple permettant de limiter l'accès au réseau de façon sélective. Exposé de l'invention Le procédé selon l'invention s'applique dans un réseau de télécommunication mobile comportant un réseau d'accès destiné à relier une pluralité de stations mobiles à un réseau coeur destiné à gérer les services fournis auxdites stations mobiles, à chaque station mobile est attribuée une classe d'accès permettant au réseau d'accès de la sélectionner pour l'empêcher d'établir une communication avec le réseau en cas de congestion. Selon l'invention, ladite classe d'accès est calculée dynamiquement en fonction d'informations d'identification attribuées à chaque station mobile par le réseau coeur. Selon l'invention, la classe d'accès est calculée par la station mobile. Selon l'invention, la classe d'accès est calculée par le réseau d'accès. Selon l'invention, la classe d'accès est calculée par le réseau coeur. Selon l'invention, l'information d'identification est l'identifiant temporaire TMSI/PTMSI de la station mobile. Selon l'invention, l'information d'identification est une gamme de classes d'accès définie aléatoirement par le réseau d'accès. Selon l'invention, l'information d'identification est une gamme de classes d'accès définie aléatoirement par le réseau coeur. Brève description des dessins D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, prise à titre d'exemple non limitatif, en référence aux figures annexées dans lesquelles : - la figure 1 représente un schéma de l'architecture d'un réseau GSM ; - la figure 2 représente un schéma de l'architecture d'un réseau UMTS ; - la figure 3 représente schématiquement un premier mode de réalisation du procédé selon l'invention ; - la figure 4 représente schématiquement un deuxième mode de réalisation du procédé selon l'invention ; - la figure 5 représente schématiquement un troisième mode de réalisation du procédé selon l'invention ; - la figure 6 illustre schématiquement un exemple de mise en oeuvre du procédé selon l'invention. Expose détaillé de modes de réalisation particuliers Les figures 1 et 2 décrites précédemment illustrent respectivement et schématiquement l'architecture d'un réseau GSM et celle d'un réseau UMTS dans lesquels un réseau d'accès 2 est associé à un réseau coeur 4. Le réseau d'accès 2 gère les ressources allouées sur l'interface radio et la mobilité de l'usager. Le réseau coeur 4 est responsable de l'établissement des communications et assure la liaison entre le réseau GSM/UMTS et les réseaux extérieurs. La figure 3 illustre schématiquement un premier mode de réalisation de l'invention dans lequel une station mobile donnée calcule une gamme de classes d'accès AC=F (TMSI, PTMSI) en fonction des identificateurs TMSI/PTMSI et s'attribue aléatoirement une classe d'accès Cl parmi la gamme de classes d'accès calculées. Ainsi, en cas de congestion au niveau d'un noeud donné du réseau de communication, le réseau coeur 4 GSM/UMTS envoie au réseau d'accès BSS/UTRAN 2 la gamme AC de classes d'accès qui doivent être interdites d'établir une nouvelle connexion. Lorsque le réseau d'accès BSS/UTRAN 2 transmet aux stations mobiles la requête d'interdiction, seules les stations mobiles appartenant à cette gamme seront empêchées de se connecter au réseau. Le nombre de ces stations mobiles pourra alors être choisi en fonction de l'importance de la congestion. La figure 4 illustre un deuxième mode de réalisation de l'invention dans lequel les classes d'accès sont définies par le réseau d'accès. Dans ce cas, les dix classes d'accès utilisées actuellement sont partagées en trois gammes qui peuvent être de taille égale ou différente et qui sont affectées arbitrairement à trois noeuds MSC1, MSC2, MSC3 comme suit : - la gamme de classes d'accès 0.. 2 pour le premier noeud MSC1. - la gamme de classes d'accès 3.. 5 pour le deuxième noeud MSC2. - la gamme de classes d'accès 6.. 8 pour le troisième noeud MSC3. Le réseau d'accès BSC/UTRAN attribue de façon aléatoire une classe d'accès Cl de la gamme 0.. 2 aux stations mobiles connectées au noeud MSC1, une classe d'accès C2 de la gamme 3.. 5 aux stations mobiles connectées au noeud MSC2 et une classe d'accès de la gamme 6.. 8 aux stations mobiles connectées au noeud MSC3. Lorsque le réseau d'accès BSS/UTRAN transmet aux stations mobiles une requête d'interdiction, seules les stations mobiles dont la classe d'accès appartient à la gamme désignée dans cette requête seront empêchées de se connecter au réseau. La figure 5 illustre un troisième mode de réalisation de l'invention dans lequel les classes d'accès sont définies par le réseau coeur. Dans ce mode de réalisation, c'est le réseau coeur 4 qui attribue de façon aléatoire une classe d'accès Cl de la gamme 0.. 2 aux stations mobiles connectées au noeud MSC1, une classe d'accès C2 de la gamme 3.. 5 aux stations mobiles connectées au noeud MSC2 et une classe d'accès C3 de la gamme 6.. 8 aux stations mobiles connectées au noeud MSC3. Lorsque le réseau d'accès BSS/UTRAN transmet aux stations mobiles une requête d'interdiction, seules les stations mobiles dont la classe d'accès appartient à la gamme désignée dans cette requête seront empêchées de se connecter au réseau. Dans les différents modes de réalisation décrits ci-dessus, c'est le réseau d'accès 2 qui commande l'interdiction de nouvelles connexions en cas de problème de congestion au niveau du réseau coeur 4. A cet effet, le réseau d'accès 2 transmet aux stations mobiles concernées par l'interdiction un message désignant la gamme AC de classes d'accès qui doit être interdite temporairement de se connecter au réseau. Chaque station mobile compare sa propre classe d'accès Ci avec la classe d'accès préalablement calculée ou attribuée aléatoirement et se met en état d'attente si sa classe d'accès est comprise dans la gamme transmise par le réseau d'accès. La figure 6 illustre le cas où les classes d'accès qui doivent être interdites de connexion sont celles comprises dans la gamme 3.. 5. Le réseau d'accès transmet un message aux stations mobiles connectées au MSC2 dont la classe d'accès se trouve dans la gamme 3.. 5. REVENDICATIONS 1. Procédé de contrôle de congestion dans un réseau de télécommunication mobile comportant un réseau d'accès (2) destiné à relier une pluralité de stations mobiles à un réseau coeur (4) destiné à gérer les services fournis auxdites stations mobiles, à chaque station mobile est attribuée une classe d'accès permettant au réseau d'accès (2) de la sélectionner pour l'empêcher d'établir une communication avec le réseau coeur (4) en cas de congestion, procédé caractérisé en ce que ladite classe d'accès est calculée dynamiquement en fonction d'informations d'identification attribuées à chaque station mobile par le réseau coeur (4). 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la classe d'accès est calculée par la station mobile. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la classe d'accès est calculée par le réseau d'accès (2). 4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la classe d'accès est calculée par le réseau coeur (4). 5. Procédé selon la revendication 1 et 2, caractérisé en ce que l'information d'identification est l'identifiant temporaire TMSI/PTMSI de la station mobile. 6. Procédé selon la revendication 1 et'3, caractérisé en ce que l'information d'identification est une gamme de classes d'accès définies aléatoirement par le réseau d'accès (2). 7. Procédé selon la revendication 1 et 4, caractérisé en ce que l'information d'identification est une gamme de classes d'accès définies aléatoirement par le réseau coeur (4).