Brevet FR2852477A1 — publié le 20040917

i L'invention concerne l'allocation de ressources aux différents utilisateurs de la ressource radio dans un système de télécommunication cellulaire. L'invention concerne plus particulièrement un mécanisme 5 événementiel d'allocation de ressources aux différents utilisateurs de la ressource radio approprié à tout système de télécommunication cellulaire dans lequel le transfert de données s'effectue à l'aide de mémoires tampons chargées d'écouler les entités de trafic à destination des mobiles. Le système de télécommunication est plus spécifiquement un 10 système de télécommunication de troisième génération permettant de proposer aux usagers, partout et à tout moment, des services multimédias avec des qualités de services différentes (débit, taux d'erreurs, délais de transfert...) pour les différents types de médias (voix, audio, données... ), notamment dans un réseau à noyau UMTS (Système de Télécommunication 15 Mobile Universel ou, selon la terminologie anglo-saxonne, Universal Mobile Telecommunication System). Les services offerts par I'UMTS peuvent être regroupés en quatre classes qui dépendent de la qualité de service (QoS) requise: " conversationnel ", " en transit ", " interactif " et " arrière-plan" 20 (respectivement " conversational ", " streaming ", " interactive " et " background " selon la terminologie anglo-saxonne). Les classes sont généralement regroupées en deux groupes selon la sensibilité aux délais d'acheminement de l'information. Les classes " conversationnel " et " en transit" correspondent à 2 5 des applications dont les contraintes temps réel sont importantes. Ces classes sont par conséquent dénommées classes Temps Réel (Real Time selon la terminologie anglo-saxonne) (RT). Les classes " interactif " et " arrière-plan " correspondent quant à elles à des applications moins dépendantes des délais dans la transmission 30 et sont par conséquent dénommées classes Temps Non Réel (Non Real Time selon la terminologie anglo-saxonne) (NRT). Allouer la ressource radio à l'ensemble des mobiles consiste à partager la puissance totale disponible et le nombre de codes disponibles sur l'ensemble des cellules d'un site particulier de telle sorte que chaque mobile dispose d'un couple code/puissance. L'allocation se doit d'être efficace afin 5 que la qualité de service offerte aux utilisateurs soit la meilleure possible et cela quelque soit la densité de trafic et le type de service demandé. En ce qui concerne les mobiles RT, les ressources, en code et en puissance, allouées à l'admission sont maintenues pendant toute la durée de la communication. En ce qui concerne les mobiles NRT, l'allocation de ressources se fait selon un traitement événementiel c'est à dire que l'allocation de ressources à un mobile NRT est déclenchée sur demande (notamment lors d'une demande d'admission par un mobile NRT et également en cours de connexion lorsqu'un mobile NRT est en attente de données). L'allocation se 15 doit d'être évolutive; il faut effectivement " coller " au mieux aux besoins de chaque mobile NRT pour que l'utilisation de la ressource radio soit efficace. Une mémoire tampon est associée à chaque mobile NRT. Elle contient les entités de trafic qui doivent être transmises vers le mobile qui lui est associée. Ces mémoires tampons " écoulent " les entités de trafic avec 20 un certain débit qui peut varier dans le temps. Un mécanisme surveillant l'état vide ou non des mémoires tampons de transmission des entités de trafic à destination des mobiles NRT (c'est-à-dire l'attente ou non de données de la part des mobiles NRT) est classiquement mis en oeuvre. Ce mécanisme permet de faire varier les ressources utilisées par chaque mobile 25 NRT de telle sorte que sa consommation est sensiblement adaptée à ces besoins effectifs. Les ressources en code et en puissance peuvent ainsi être augmentées (on parle alors d'upgrading selon la terminologie anglosaxonne) ou diminuées (on parle alors de downgrading selon la terminologie 30 anglo-saxonne). Une diminution (respectivement une augmentation) consiste à allouer au mobile NRT un couple code/puissance dont le niveau est inférieur (respectivement supérieur) à celui qui lui était précédemment alloué. Dans le cadre d'une diminution des ressources allouées à un mobile NRT, on passe classiquement au couple code/puissance de niveau de code directement inférieur à celui qui lui était précédemment alloué. Dans le cadre d'une augmentation des ressources allouées à un mobile NRT, il est nécessaire de passer par un contrôle d'admission car l'allocation de ressources supplémentaires n'est pas garantie. On tente classiquement d'allouer le couple code/puissance de niveau directement 10 supérieur. S'il ne reste pas assez de ressources disponibles, on maintient la ressource allouée (c'est-à-dire le même couple code/puissance). Comme on l'a vu précédemment, le procédé classiquement mis en oeuvre dans le cadre de la stratégie événementielle d'allocation de ressources aux mobiles NRT est simplement basé sur l'analyse de l'état vide 15 ou non de la mémoire tampon associée à chaque mobile NRT. Dès lors qu'une mémoire tampon associée à un mobile NRT est vide, un minuteur est enclenché. Si, avant l'expiration du minuteur, la mémoire tampon associée à un mobile NRT passe de l'état vide à l'état non vide suite à l'arrivée d'une nouvelle entité de trafic NRT à destination dudit mobile, le minuteur est arrêté 2 o et les ressources allouées au mobile sont maintenues à l'identique. En revanche, si aucune entité de trafic NRT ne vient faire passer la mémoire tampon de l'état vide à l'état non vide avant que le minuteur n'arrive à échéance, le mobile passe alors dans un état dans lequel il consomme moins de ressources ou dans un état dans lequel il est déconnecté et ne 25 consomme aucune ressource. Le procédé classique ne permet donc pas d'adapter la consommation de ressources aux besoins réels, fluctuants au cours de la connexion, du mobile NRT. Par conséquent, son efficacité, en terme d'utilisation de la ressource radio, est limitée. Il apparaît ainsi qu'il est nécessaire de disposer d'un procédé d'allocation des ressources radio à chaque mobile NRT qui soit plus efficace et qui tienne par conséquent compte de l'évolution du trafic. Il n'est par exemple pas souhaitable qu'un mobile NRT dont les besoins diminuent grandement dispose continûment au cours de la connexion de la liaison fortement consommatrice qui lui avait été allouée en début de connexion. 5 Les ressources allouées à un mobile NRT doivent ainsi pouvoir être adaptées dynamiquement, c'est-à-dire être augmentées ou diminuées, en fonction de l'état effectif du débit du mobile NRT. L'invention propose notamment une telle adaptation de la consommation (en terme de code et de puissance) de chaque mobile NRT à 10 son besoin réel. A cet effet, l'invention propose un procédé d'allocation de ressources en code et en puissance à un mobile connecté caractérisé en ce que, à des instants donnés, on analyse les besoins du mobile et on modifie ou non, en fonction du résultat de ladite analyse, l'allocation des ressources 15 au mobile. L'invention propose ainsi un procédé efficace d'allocation dynamique des ressources radio aux mobiles NRT. Le procédé permet d'adapter efficacement la liaison radio d'un mobile NRT à ces besoins effectifs. Avantageusement, on augmente, diminue ou maintient, périodiquement, en fonction du résultat de l'analyse des besoins du mobile réalisée à l'instant d'analyse des besoins précédant directement la période, les ressources allouées au mobile. Afin d'analyser les besoins d'un mobile à un instant donné, 25 l'invention propose d'analyser la quantité d'entités de trafic présentes audit instant donné dans la mémoire tampon de transmission des entités de trafic associée audit mobile et de calculer une estimation du débit du mobile à la source audit instant. Avantageusement, l'estimation du débit du mobile à la source est 30 réalisée en calculant le débit d'entités de trafic écoulées depuis la mémoire tampon de transmission à destination du mobile. Ce débit écoulé est préférentiellement calculé par intégration différentielle sur les quantités d'entités de trafic présentes dans la mémoire tampon lors de la présente et des précédentes analyses des besoins du mobile. Avantageusement, l'analyse des besoins du mobile et la 5 modification, le cas échéant, de l'allocation de ressources audit mobile sont réalisées périodiquement. L'analyse des besoins du mobile à un instant Ti=i*T, T représentant la périodicité, avantageusement paramétrable, de l'analyse des besoins du mobile, comporte alors les étapes de: - Calcul de la taille Li de la mémoire tampon associée au mobile en quantifiant le nombre d'entités de trafic qui y sont stockées audit instant Ti; - Calcul de la durée T, de vidage de la mémoire tampon à débit constant égal au débit nominal du canal par: Tv= Li debit no min al du canal N-1 ELij - Calcul d'une quantité Gi: Gi = i ; N o N représente la taille paramétrable de la fenêtre de calcul et Lk la taille de la mémoire tampon à l'instant Tk; - Calcul d'un pseudo-débit DebitlBi: DebitIBi = Gi - GiX. Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, l'allocation des ressources au mobile est diminuée si la durée Tv est inférieure à une durée seuil Tvd et si le pseudo-débit DebitlB, est inférieur à un débit seuil DebitlBd. Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, l'allocation 25 des ressources au mobile est augmentée, la durée Tv étant supérieure à ladite durée seuil Tvd, si le pseudo-débit DebitlBi, calculé à l'instant Ti est supérieur à un débit seuil DebitîBa, ou, si le pseudo-débit DebitlB1, calculé à l'instant Ti est inférieur au débit seuil DebitIBa et la durée T, est supérieure à une durée seuil Tva. Afin d'augmenter les ressources allouées au mobile NRT, le mobile passe en contrôle d'admission, o on tente préférentiellement de lui 5 attribuer un couple code/puissance de niveau de code supérieur et, s'il ne reste pas assez de ressources disponibles, on maintient le couple code/puissance précédemment alloué. D'autres caractéristiques, buts et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre, et au regard 10 de la figure annexée, donnée à titre d'exemple non limitatif et qui représente la décision périodique quant à l'opportunité de procéder à une modification des ressources qui sont allouées à un mobile NRT. L'invention ne concerne que les mobiles dans un état connecté, les transitions vers d'autres états mettent en oeuvre des mécanismes qui ne 15 sont pas présentés ici dans le cadre de l'invention. Comme on l'a vu précédemment, l'invention propose d'effectuer continûment, tout au long de la connexion d'un mobile NRT, une adaptation de la ressource radio allouée audit mobile NRT en fonction des besoins effectifs dudit mobile. L'invention consiste à analyser l'état de la mémoire tampon de transmission des entités de trafic NRT associée à chacun des mobiles NRT; à évaluer, en réponse à l'analyse précédente, les besoins effectifs de chacun desdits mobiles et à adapter la liaison de chacun desdits mobiles en fonction de leurs besoins effectifs. 2 5 L'invention comporte avantageusement les étapes suivantes: - Analyse des besoins effectifs de chaque mobile NRT. - Réallocation, le cas échéant, en fonction des besoins effectifs analysés à l'étape précédente, de ressources à chaque mobile NRT. L'étape d'analyse des besoins effectifs de chaque mobile NRT 3 0 peut avantageusement, mais non exclusivement, être réalisée, dans un premier temps, par le recensement de l'état de la mémoire tampon de transmission des entités de trafic NRT associée à chaque mobile NRT, c'està-dire par l'analyse de la quantité d'entités de trafic présentes dans ladite mémoire tampon et devant être écoulées à destination du mobile qui lui est associée, et dans un deuxième temps par l'estimation du débit à la source de 5 chaque mobile NRT en calculant le débit écoulé notamment par intégration différentielle sur l'état de la mémoire tampon qui leur est associée. Au cours de cette étape, l'état de la mémoire tampon associée à chaque mobile NRT est donc analysé. Connaissant cet état ainsi que son historique, il est alors possible d'analyser le débit écoulé, pendant une 10 certaine durée, pour chaque mobile NRT. Cette durée est liée à la taille N, avantageusement paramétrable, de la fenêtre de calcul retenue. La connaissance du débit écoulé pendant cette durée permet d'obtenir une estimation du débit à la source. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode d'estimation du is débit à la source présenté ci-après. Selon le mode de réalisation préféré de l'invention, les étapes d'analyse des besoins effectifs de chaque mobile NRT et de réallocation, le cas échéant, en fonction des besoins effectifs analysés à l'étape précédente, de ressources à chaque mobile NRT sont réalisées périodiquement. Avantageusement, le débit écoulé pour chacun des mobiles NRT est estimé en calculant les différentes grandeurs présentées ci-après. Ti étant l'instant tel que Ti=i*T, i étant un entier et T la durée entre deux analyses successives du débit de chaque mobile NRT, on calcule à l'instant Ti, pour chacun des mobiles NRT, la quantité suivante: N-1 Y Li j j=O ' N o: N représente la taille paramétrable de la fenêtre de calcul, et Li la taille, à l'instant Ti, de la mémoire tampon associée à un mobile NRT. La valeur G,-N calculée à l'instant Ti-N= (i-N)*T est ensuite utilisée. L'estimation du débit à la source s'obtient alors en calculant un pseudo débit donné par la formule suivante: DebitIB1 = G. - Gi-N La valeur de ce pseudo-débit DebitlB, d'un mobile NRT correspond aux variations de l'état de la mémoire tampon associée audit mobile NRT pendant une durée correspondant à N périodes T. Le signe de ce pseudodébit DebitlB1 indique si la mémoire tampon associée à un mobile NRT est sensiblement en phase de remplissage (cas o DebitlB1 est supérieur à zéro) 10 ou sensiblement en phase de vidage (cas o DebitlBi est inférieur à zéro). La valeur absolue de DebitlBi renseigne quant à elle sensiblement sur la rapidité avec laquelle s'effectuent ces phases de remplissage ou de vidage de la mémoire tampon. Le calcul périodique du pseudo-débit de chaque mobile NRT 15 permet ainsi d'estimer à intervalles réguliers quels sont les besoins réels de chacun des mobiles NRT. L'étape de réallocation périodique de ressources à un mobile NRT est réalisée, à intervalle régulier aux instants Ti, une fois l'étape d'analyse périodique des besoins effectifs dudit mobile NRT accomplie. Elle consiste 20 principalement à décider périodiquement s'il est utile de procéder à une modification des ressources allouées à chaque mobile NRT et à procéder, le cas échéant, à ladite modification. Selon un mode de réalisation préféré, illustré par la figure 1, la modification entreprise au cours de cette étape peut être une diminution des 25 ressources allouées à chaque mobile NRT. Chaque mobile NRT est soumis indépendamment au traitement de ladite étape périodique. Au cours de l'étape 1, la durée qu'il serait nécessaire d'observer, à débit constant égal au débit nominal du canal, afin que les entités de trafic 3 o présentes à l'instant Ti dans la mémoire tampon soient toutes écoulées vers le mobile NRT est calculée. Cette durée Tv correspond donc à la durée de vidage de la mémoire tampon et peut être avantageusement calculée par le Taille de _ la _ mémoire _ tampon debit nominal du canal Plus cette durée Tv est faible, plus il apparaît approprié de procéder à une diminution des ressources allouées au mobile NRT. En 5 revanche plus la durée Tv est importante, plus la mémoire tampon contient un nombre important d'entités de trafic à écouler vers le mobile, et plus il apparaît inapproprié de procéder à une diminution des ressources allouées audit mobile. A cet effet, on compare, au cours de l'étape 2, la durée Tv calculée 10 précédemment à une durée seuil Tvd de telle sorte que si Tv est supérieure à Tvd les ressources allouées au mobile NRT ne sont pas diminuées. En revanche si Tv est inférieure à Tvd, on compare ensuite, au cours de l'étape 3, la valeur du pseudo-débit du mobile NRT calculée précédemment à une valeur seuil DebitlBd Si DebitlBi est supérieur à DebitlBd, les ressources allouées au mobile NRT ne sont pas modifiées En revanche si DebitlB1 est inférieur à DebitlBd, on dégrade alors la liaison au cours de l'étape 4 de diminution des ressources allouées au mobile. On diminue pour cela les ressources allouées au mobile NRT en 2 0 passant au couple code/puissance de niveau de code immédiatement inférieur à celui précédemment alloué. L'étape d'allocation, le cas échéant, de ressources supplémentaires à un mobile NRT consiste principalement à décider, périodiquement, s'il est utile de procéder à une augmentation des ressources 2 5 qui lui sont allouées et à procéder, le cas échéant, à ladite modification. L'étape d'allocation, le cas échéant, de ressources supplémentaires audit mobile de destination, est illustrée par la figure 1. Ladite étape est mise en route, suite à l'étape 2 de comparaison de la durée Tv à ladite durée seuil Tvd, lorsque ladite durée Tv est supérieure à ladite 3 o durée seuil Tvd. Au cours de l'étape 6, la valeur du pseudo-débit du mobile NRT DebitlBI calculée à l'instant Ti est comparée à la valeur seuil DebitîBa. Si DebitlB1 est inférieur à DebitlBa, on compare ensuite, au cours de l'étape 7, la durée Tv, calculée précédemment au même instant Ti, à la 5 durée seuil Tva. Si Tv est inférieure à Tva les ressources allouées au mobile NRT ne sont pas modifiées. Dans le cas contraire, les ressources allouées au mobile NRT sont augmentées au cours de l'étape 8 et cela sous réserve qu'une telle augmentation soit possible. Si DebitlBI est supérieur à DebitîBa, les ressources allouées au 10 mobile NRT sont augmentées au cours de l'étape 8 et cela sous réserve qu'une telle augmentation soit possible. Au cours de l'étape 8 d'augmentation des ressources allouées, il est nécessaire de passer par un contrôle d'admission du mobile NRT car l'allocation de ressources supplémentaires n'est pas garantie. On tente dans le mode de réalisation préféré de l'invention d'allouer comme on l'a vu précédemment le couple code/puissance correspondant au niveau de code supérieur. S'il ne reste pas assez de ressources, on maintient la ressource allouée à son niveau précédant. Selon le mode de réalisation préféré de l'invention, les ressources 2 0 allouées à un mobile NRT peuvent, ainsi que cela a été décrit précédemment, être diminuées ou être augmentées périodiquement. Les décisions sont basées sur l'état, en terme de remplissage, de la mémoire tampon associée audit mobile ainsi que sur la valeur du débit source dudit mobile, estimée en calculant le débit écoulé par intégration différentielle sur 25 l'état de ladite mémoire tampon. La prise en compte de l'état des mémoires tampons de transmission permet ainsi d'effectuer une allocation de ressources à chaque mobile NRT dynamique, efficace et " collant " réellement aux besoins de chacun des mobiles NRT. il Comme on l'a indiqué précédemment, I'invention s'applique en particulier, mais non exclusivement, à l'allocation de ressources radio aux différents utilisateurs de la ressource radio dans un réseau à noyau UMTS. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de 5 réalisation particuliers qui viennent d'être décrits, mais s'étend à toute variante conforme à son esprit. REVENDICATIONS 1. Procédé d'allocation de ressources en code et en puissance à un mobile connecté caractérisé en ce que, à des instants donnés, on analyse 5 les besoins du mobile et on augmente, diminue ou maintient, en fonction du résultat de ladite analyse, les ressources allouées au mobile. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que pour analyser les besoins du mobile à un instant donné, on analyse la quantité d'entités de trafic présentes audit instant dans la mémoire tampon de 10 transmission des entités de trafic associée audit mobile et on calcule une estimation audit instant du débit du mobile à la source. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'estimation du débit du mobile à la source est réalisée en calculant le débit d'entités de trafic écoulées depuis la mémoire tampon de transmission associée audit 15 mobile à destination dudit mobile. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que le débit d'entités de trafic écoulées depuis la mémoire tampon de transmission associée audit mobile à destination dudit mobile est calculée par intégration différentielle sur les quantités d'entités de trafic présentes dans ladite 20 mémoire tampon lors de la présente et des précédentes analyses des besoins du mobile. 5. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'analyse des besoins du mobile et la modification - augmentation, diminution - ou non, en fonction du résultat de ladite analyse, de l'allocation 25 des ressources audit mobile sont réalisées périodiquement. 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'analyse des besoins du mobile à un instant Ti=i*T, T représentant la périodicité de l'analyse des besoins du mobile, comporte les étapes de: - Calcul de la taille Li de la mémoire tampon associée au mobile en 30 quantifiant le nombre d'entités de trafic qui y sont stockées audit instant Ti; - Calcul d'une durée T, de vidage de la mémoire tampon à débit constant égal au débit nominal du canal par: Li debit nominaldu _canal N-I 1 Li-j - Calcul d'une quantité Gi: Gi = j=N N o N représente la taille paramétrable de la fenêtre de calcul et Lk la taille de la mémoire tampon à l'instant Tk; - Calcul d'un pseudo-débit DebitlBi: DebitIBi = Gi - Gi-N 7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'on diminue l'allocation des ressources au mobile si la duré T, est inférieure à une durée 10 seuil TVd et si le pseudo-débit DebitlBi est inférieur à un débit seuil DebitlBd. 8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que pour diminuer les ressources allouées au mobile, on lui attribue un couple code/puissance de niveau de code directement inférieur. 9. Procédé selon l'une des revendications 6 à 8, caractérisé en ce 15 que, la duré Tv étant supérieure à ladite durée seuil Tvd, on augmente les ressources allouées audit mobile si le pseudo-débit DebitlBi, calculé à l'instant Ti est supérieur à un débit seuil DebitîBa, ou, si le pseudodébit DebitlB1, calculé à l'instant Ti est inférieur au débit seuil DebitIBa et si la durée Tv est supérieure à une durée seuil Tva. 10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que pour augmenter les ressources allouées au mobile, on tente de lui attribuer un couple code/puissance de niveau de code directement supérieur et en ce que, s'il ne reste pas assez de ressources disponibles, on maintient les ressources allouées. 11. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est appliqué à l'ensemble des mobiles connectés dans un système de télécommunication de troisième génération, notamment dans un réseau à coeur UMTS.