Brevet FR2945703A1 — publié le 20101119

Système et procédé de gestion de l'accès d'un terminal mobile privilégié à une femto-cellule. La présente invention se rapporte au domaine des systèmes de gestion de l'accès d'un terminal mobile à une femto-cellule et plus particulièrement au domaine des dispositifs de gestion de l'accès d'un terminal mobile à une femto-cellule lorsque le terminal dispose d'un accès privilégié à cette femto cellule. Les femto-cellules peuvent être définies comme des cellules radioélectriques qui permettent notamment d'élargir la portée des systèmes Io d'accès numériques distribués dans un espace de dimensions limitées. Une femto-cellule est, comme son nom l'indique, une cellule radio à la puissance 10-15 capable d'assurer la communication à faible puissance entre l'intérieur et une liaison extérieure pour, entre autres, les technologies 2G (seconde génération) et 3G (troisième génération) et relayer à l'intérieur de l'entreprise 15 ou du domicile, les flux numériques du réseau fixe vers le mobile en supprimant la nécessité d'avoir des terminaux dédiés. A l'origine de la femtocellule, la � femto-station � forme la base du réseau des communications cellulaires installées dans l'espace délimité qui crée par son fonctionnement cette petite cellule. Ces � femto-stations � sont connectables au réseau par 20 une liaison filaire ou à fibres optiques d'accès en ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line) ou par un modem câble. Le réseau de communication comprend tout un ensemble d'équipements qui traitent l'information, la gèrent, la transportent, la stockent tout en permettant la connexion et l'intégration de tous ces équipements de façon cohérente. Une passerelle est 25 utilisée pour gérer les équipements domestiques qui doivent interfonctionner selon le protocole IP (Internet Protocol) à un moment ou à un autre, soit par câblages adaptés ou par des liaisons radioélectriques internes à l'espace de fonctionnement de la femto-cellules. C'est ainsi que les femto-cellules permettent également de former 30 des points d'accès qui intègrent plusieurs technologies, imposant du même coup la miniaturisation, l'intégration et la convergence de média, fixe et mobile. Ces femto-cellules ont notamment pour objectif d'être utilisées comme points d'accès 2G et 3G intégrés dans un boitier de fournisseur d'accès ADSL pour améliorer automatiquement la couverture des téléphones s mobiles de troisième génération, permettant la bascule des communications utilisant un terminal mobile standard sur le réseau d'accès IP au lieu de passer sur les antennes des opérateurs. Les femto-cellules utilisent ainsi le haut-débit pour fournir des services voix et données de la même manière qu'une station BTS (Base Transceiver Station) ou node B d'un macro-réseau to en encapsulant le trafic de la téléphonie mobile sur un réseau internet. L'utilisation de telles femto-cellules permet alors de s'affranchir d'antennes surpuissantes en quelques lieux au profit d'une multitude de � miniantennes � qui sont éparpillées à travers l'ensemble d'une zone réalisant alors une amélioration du maillage du réseau et de leur capacité de débit. ts Les femto-cellules peuvent fonctionner selon différents modes. Un premier mode, dit d'accès fermé, restreint l'usage de la cellule à une communauté de terminaux mobiles dont les utilisateurs forment un foyer identifié, par exemple par un numéro d'abonnement spécifique. Un second mode, d'accès ouvert, restreint l'usage de la cellule à un ensemble de 20 terminaux plus élargie et dont les utilisateurs peuvent être identifiés par exemple par leur opérateur. Un troisième mode, d'accès communautaire, autorise un accès libre à tous les terminaux ayant souscrit à une telle formule pour être connecté à une femto-cellule. Un exemple de gestion des connexions des terminaux à une femto- 25 cellule dont le mode d'accès est défini et plus ou moins restreint, est détaillé dans la demande de brevet FR 08/07477. Ce document enseigne ainsi comment, pour chaque terminal, une sélection s'opère pour autoriser ou interdire l'accès à un ensemble de femto-cellules, cette autorisation ou cette interdiction de l'accès se trouve alors mémoriser par le terminal. Cependant 3o un tel dispositif présente une limite. En effet, lorsqu'une femto-cellule opère avec un mode d'accès ouvert ou communautaire, celle-ci présente une capacité physique radio maximum limitée dans le nombre de signaux de terminaux mobiles qu'elle est en mesure d'accueillir et de maintenir connecté. Cette limite dans les ressources s de la femto-cellule devient problématique lorsque celle-ci fonctionne avec une saturation de sa capacité de connexion et qu'un utilisateur abonné d'un foyer qui souhaite se connecter à sa propre femto-cellule se voit refuser l'accès. Une alternative à ce problème consiste à laisser en permanence une to connexion à un canal vacant lorsque aucun utilisateur abonné, par exemple du foyer de la femto-cellule, n'est connecté à la femto-cellule. Ainsi, la cellule qui dispose de quatre canaux demeure en permanence prête pour réceptionner la connexion d'un terminal mobile du foyer sur ce canal dit � terminal privilégié �. Toutefois, il convient de remarquer qu'une telle ts solution a l'inconvénient de maintenir inutilisé une part importante de la capacité radio de la femto-cellule. La femto-cellule ne fonctionne alors qu'avec 75% de ses capacités. La présente invention a pour objet de supprimer un ou plusieurs inconvénients de l'art antérieur et notamment de proposer une solution qui 20 permette à une femto-cellule d'être toujours en mesure d'accueillir la connexion d'un terminal mobile privilégié tout en assurant un fonctionnement de celle-ci à un niveau optimal de ses capacités supérieur à 75%. Cet objectif est atteint grâce à un système de contrôle de l'accès d'au moins un terminal mobile privilégié à une femto-cellule particulière, 25 opérant selon un mode d'accès restreint, au sein d'un réseau de type GSM, GPRS ou UMTS, caractérisé en ce que le système comprend, au niveau de chacune des femto-cellules, au moins : un dispositif de conservation d'une quantité de ressource minimale de gestion de connexion à la femto-cellule lorsque la capacité 3o maximale des ressources radio de la femto-cellule est atteinte, pour permettre une substitution des terminaux connectés à la cellule, un dispositif de reconnaissance d'au moins un terminal mobile privilégié, ce dispositif, positionné, intégrant une mémoire mémorisant au moins une base de données comprenant au moins un identifiant d'utilisateur reconnu comme susceptible d'avoir une connexion préférentielle avec la femto-cellule, un dispositif d'interruption forcée de la connexion entre la femtocellule et au moins un terminal non-privilégié sélectionné par un dispositif de sélection dont une communication est en cours sur la femto-cellule. lo Selon une particularité de réalisation, le système de contrôle de l'accès d'au moins un terminal mobile privilégié à une femto-cellule selon l'invention est caractérisé en ce que le dispositif de sélection intègre un moyen mémoire de la femto-cellule comprenant au moins un paramètre de sélection pour déterminer le profil du terminal mobile non-privilégié à retirer 1s de la femto-cellule. Selon une autre particularité de réalisation, le système de contrôle de l'accès d'au moins un terminal mobile privilégié à une femto-cellule selon l'invention est caractérisé en ce que au moins le paramètre de sélection du terminal mobile non-privilégié à retirer est sélectionné parmi ceux d'une liste 20 comprenant notamment les caractéristiques de souscription des utilisateurs de terminaux non-privilégiés connectés à la femto-cellule, la durée de l'appel en cours, le type de communication en cours (visio, voix, données). Selon une autre particularité de réalisation, le système de contrôle de l'accès d'au moins un terminal mobile privilégié à une femto-cellule selon 25 l'invention est caractérisé en ce que le dispositif d'interruption de la connexion entre la femto-cellule et un terminal, intègre un moyen de transfert automatique intercellulaire d'au moins un terminal mobile non-privilégié dont une communication est en cours sur la femto-cellule. Selon une autre particularité de réalisation, le système de contrôle de 30 l'accès d'au moins un terminal mobile privilégié à une femto-cellule selon l'invention est caractérisé en ce que l'identifiant utilisateur pris en compte par le dispositif de reconnaissance d'un terminal mobile privilégié pour effectuer une connexion préférentielle avec la femto-cellule est l'IMSI (International Mobile Subscriber Identity). Un autre objectif de l'invention est de proposer un procédé adapté pour la mise en oeuvre du système de l'invention. Ce but est atteint grâce à un procédé de contrôle de l'accès d'au moins un terminal mobile privilégié à une femto-cellule particulière, opérant selon un mode d'accès restreint, au sein d'un réseau de type GSM, GPRS ~o ou UMTS, et mettant en jeu un système de contrôle selon l'invention, caractérisé en ce que, lorsque la capacité maximale des ressources radio de la femto-cellule est atteinte suite à la connexion d'un nouveau terminal mobile, le procédé comprend : - une étape de conservation d'une quantité de ressource minimale 15 pour assurer une gestion de connexion à la femto-cellule. Selon une particularité de réalisation du procédé, le procédé de contrôle de l'accès d'au moins un terminal mobile privilégié à une femtocellule particulière comprenant : - une étape de détection de la présence d'un nouveau terminal 20 mobile dans l'environnement de la femto-cellule, le procédé est caractérisé en ce qu'il comprend une étape de gestion de la connexion du nouveau terminal par les ressources de gestion d'appel, cette étape incluant notamment : - une étape de reconnaissance par la femto-cellule du nouveau 25 terminal détecté comme étant un terminal mobile privilégié, - une étape d'interruption de la connexion d'un terminal non-privilégié avec la femto-cellule, - une étape de connexion du terminal mobile détecté privilégié à la femto-cellule. Selon une autre particularité de réalisation, le procédé de contrôle de l'accès d'au moins un terminal mobile privilégié à une femto-cellule particulière est caractérisé en ce que l'étape de gestion de la connexion du nouveau terminal comprend : une étape de sélection du terminal non-privilégié à déconnecter de la femto-cellule. Selon une autre particularité de réalisation, le procédé de contrôle de l'accès d'au moins un terminal mobile privilégié à une femto-cellule particulière est caractérisé en ce que l'étape d'interruption de la connexion io du terminal non-privilégié avec la femto-cellule consiste en une bascule de la connexion du terminal mobile non-privilégié sur une cellule voisine de la femto-cellule L'invention, avec ses caractéristiques et avantages, ressortira plus clairement à la lecture de la description faite en référence aux dessins ts annexés dans lesquels : - la figure 1 représente schématiquement un exemple de fonctionnement du procédé de l'invention, - la figure 2 représente schématiquement un exemple d'arrangement du réseau utilisant le système de l'invention et 20 détaillant certaines étapes du procédé de fonctionnement de l'invention, - la figure 3 représente schématiquement un exemple des différentes étapes d'un mécanisme général de connexion d'un terminal mobile privilégié au détriment de la connexion d'un 25 terminal mobile non-privilégié. Il convient de préciser que dans la présente rédaction, le terme � terminal privilégié � se rapporte à un terminal utilisé par le propriétaire de la femto-cellule dans le cadre d'un fonctionnement fermé de la cellule. La définition de ce terme peut se trouver élargie à un ensemble de terminaux 3o fonctionnant dans le cadre d'un abonnement avec un opérateur particulier, lorsque la femto-cellule fonctionne selon un mode ouvert qui n'est pas communautaire. Le reste des terminaux est alors appelé � terminaux non-privilégiés �. Pour opérer, la femto-cellule est connectée à une passerelle (4) qui permet notamment le transfert d'information entre le réseau Internet de la femto-cellule (2) et le réseau GSM ou UMTS qui intègre les différents éléments du réseau, dont notamment une MSC (Mobile service Switching Center) (5). Le système de l'invention qui permet de répondre au problème posé s'appuie non pas sur le maintien libre d'une capacité radio minimale de la femto-cellule (2) de sorte qu'elle soit prête à être utilisée par un terminal io privilégié (1), mais sur la conservation de ressource de gestion d'appel lorsque la capacité maximale des ressources radio de la femto-cellule est atteinte. Ces ressources de gestion d'appel qui correspondent à la capacité radio minimale conservée doivent être au moins suffisantes pour permettre de fournir une réponse à un terminal privilégié qui transmet une requête de 15 mise à jour de la localisation à la femto-cellule. Cette différence de fonctionnement de la femto-cellule par rapport à l'art antérieur autorise une utilisation optimale des capacités radio de la cellule par des terminaux mobiles non-privilégiés (3) en transit sur la femto-cellule. Le système de contrôle de l'accès d'au moins un terminal mobile à 20 une femto-cellule selon l'invention intègre donc au moins un dispositif arrangé pour conserver une quantité de ressource minimale de gestion d'appel lorsque la capacité maximale des ressources radio de la cellule sont atteintes, notamment en raison de connexion par un ou plusieurs terminaux mobiles qui ne sont pas reconnus comme étant privilégiés avec la femto- 25 cellule. Ces ressources minimales, maintenues libres, sont strictement destinées à permettre à la femto-cellule (2) de répondre à toute requête de localisation émise par un terminal mobile approchant. Le système de l'invention comprend également un dispositif de reconnaissance des terminaux privilégiés (1) et dont la connexion avec la 3o femto-cellule (2) est prioritaire par rapport aux autres terminaux. Ce dispositif de reconnaissance est associé ou intègre un moyen mémoire qui comprend une base de données d'au moins un identifiant d'utilisateur reconnu pour opérer une connexion préférentielle avec la femto-cellule. Selon un mode de réalisation particulier, l'identifiant utilisé pour reconnaître un terminal privilégié est le numéro IMSI (International Mobile Subscriber Identity). Cependant, tout autre identifiant peut également être utilisé. De même, le système de l'invention comprend un dispositif d'interruption d'une connexion existante entre la femto-cellule et un des terminaux non-privilégiés qui utilisent des ressources radio de la femtocellule. Selon un mode de réalisation préféré du système de l'invention, ce ro dispositif d'interruption d'une connexion est associé à un dispositif de sélection du terminal non-privilégié dont la connexion avec la cellule doit être interrompue. La sélection d'un terminal non-privilégié fait intervenir un ou plusieurs paramètres enregistrés dans un moyen mémoire associé au dispositif de sélection. Ces différents paramètres peuvent être, par exemple, ts une ou plusieurs caractéristiques de souscription des utilisateurs non-privilégiés de la femto-cellule, la durée de l'appel en cours ou bien encore le type de communication qui est opéré, c'est-à-dire si la communication implique simplement de la voix, une combinaison voix et image ou bien encore un échange de données. Les différents paramètres qui doivent être 20 utilisés pour effectuer une sélection peuvent être hiérarchisés, de sorte que certains paramètres soient pris en compte prioritairement par rapport à d'autres lors d'étapes de sélections successives des terminaux non-privilégiés pour aboutir à la sélection d'un seul d'entre eux. Le choix et l'organisation hiérarchique de ces paramètres sont prédéfinis et peuvent être 25 modifiés en fonction de contraintes ou d'orientations marketing privilégiées. II convient de remarquer que les différents dispositifs du système sont propres à chacune des femto-cellules du réseau Le procédé qui permet la mise en oeuvre du système de contrôle de l'invention comprend comme étape centrale dans son fonctionnement une 30 étape de conservation (Si) d'une quantité de ressource minimale pour assurer une gestion d'appel. Ce maintien d'un nombre minimal de ressources radio est notamment assuré lorsque les capacités radio de la femto-cellule sont toutes utilisées par des terminaux non-privilégiés. Cette étape est permet notamment le déroulement des étapes restantes du procédé. Ainsi, la détection (S2a1) d'une présence d'un nouveau terminal mobile dans l'environnement de la femto-cellule s'opère par le transfert d'une requête de mise à jour de localisation (Location Update Request) depuis un terminal mobile vers la femto-cellule (2). La femto-cellule effectue alors une demande (S2a2) d'identification (Identity Request) à laquelle le terminal répond en fournissant un identifiant (Identity Response ~o (IMSI)). A réception de l'identifiant, la femto-cellule (2) effectue une reconnaissance (S2b) d'un éventuel terminal privilégié (1). Cette reconnaissance passe notamment par la recherche d'un ou de plusieurs identifiants de l'utilisateur du terminal mobile détecté, ces identifiants étant comparés avec ceux d'une base de données correspondants aux identifiants 15 des terminaux recensés comme susceptible d'obtenir une connexion prioritaire et privilégiée avec la femto-cellule. La reconnaissance d'un terminal privilégié (1) entraîne l'envoi de la requête de mise à jour de localisation (Location Update Request) depuis la femto-cellule (2) vers un MSC (5) qui gère la femto-cellule, via la passerelle (4). 20 Lorsqu'un terminal dont la connexion avec une femto-cellule est privilégiée est reconnu, une des connexions d'un des terminaux non-privilégiés est interrompue (S3b). Le choix du terminal non-privilégié avec la femto-cellule s'effectue comme expliqué précédemment par une ou plusieurs sélections (S3a) successives qui définissent un profil du terminal non- 25 privilégié pour lequel la connexion avec la femto-cellule va être interrompue. Les paramètres de sélection peuvent eux-mêmes être hiérarchisés de sorte que, en fonction des critères remplis par chacun des terminaux non-privilégiés, une hiérarchie entre les terminaux connectés à la femto-cellule est définie et la communication du terminal le moins prioritaire est 30 interrompue (S3b). Parmi les paramètres de sélection mentionnés précédemment, on peut, par exemple et de façon non limitative, définir que : - selon la durée de la communication, la connexion d'un terminal sera maintenue en proportion, - lorsque la communication est opérée selon un mode visio, celle-ci sera prioritairement maintenue par rapport à une communication uniquement audio, elle-même prioritaire par rapport à un simple transfert de données. A réception d'une requête de mise à jour de localisation d'un terminal ~o privilégié, le MSC (5) déclenche d'une part l'interruption (S3b) de la communication entre un terminal non-privilégié (3) sélectionné et la femtocellule et d'autre part autorise (S3c) la mise à jour de localisation du terminal privilégié (1) identifié par la femto-cellule (2). L'interruption (S3b) de la communication entre un terminal non- 15 privilégié (3) et la femto-cellule (2) s'effectue par l'envoie d'un signal de rejet. Le signal de rejet est envoyé à la femto-cellule qui l'aiguille vers le terminal sélectionné. Simultanément, la femto-cellule transmet une requête de transfert automatique intercellulaire (Handover Required) pour le terminal non-privilégié sélectionné, auprès du MSC. Cette requête est susceptible 20 d'être transmise à une ou plusieurs autres installations du réseau pour être analysée ou vérifiée. Le MSC (5) transmet alors une commande (Handover Command) de transfert au terminal non-privilégié (3). A réception de ce signal de commande, le terminal non-privilégié commute sur une nouvelle cellule, par exemple de couche identique comme une femto-cellule ou de 25 couche inférieure comme une macro ou une micro-cellule. Toutefois, si aucune des cellules du réseau, voisines de la femto-cellule, n'est en mesure de recevoir une connexion du terminal non-privilégié qui est éjecté de la femto-cellule, la communication du terminal éjectée est alors interrompue. Concomitamment, voire consécutivement, à l'interruption de la 3o connexion du terminal non-privilégié (3) avec la femto-cellule (2), s'effectue la connexion (S3c) du terminal privilégié (1) avec la femto-cellule. La connexion du terminal privilégié (1) avec la femto-cellule (2) s'effectue par le transfert d'une acceptation de mise à jour de localisation (Location Update Acceptation) au terminal privilégié qui en réponse retourne un signal de confirmation de la connexion (TMSI Realloc). Afin que la femto-cellule (2) reconnaisse le mobile et sache que celui-ci est privilégié, la femto-cellule doit déclencher la procédure de mise à jour de localisation au cours de laquelle l'IMSI du terminal est échangé avec le réseau. A partir de cet instant, le réseau décide de maintenir ou de rejeter la connexion d'un terminal mobile non-privilégié. ~o Il doit être évident pour les personnes versées dans l'art que la présente invention permet des modes de réalisation sous de nombreuses autres formes spécifiques sans l'éloigner du domaine d'application de l'invention comme revendiqué. Par conséquent, les présents modes de réalisation doivent être considérés à titre d'illustration mais peuvent être 15 modifiés dans le domaine défini par la portée des revendications jointes. REVENDICATIONS1. Système de contrôle de l'accès d'au moins un terminal mobile privilégié (1) à une femto-cellule (2) particulière, opérant selon un mode d'accès restreint, au sein d'un réseau de type GSM, GPRS ou UMTS, caractérisé en ce que le système comprend au moins : un dispositif de conservation d'une quantité de ressource minimale de gestion d'appel lorsque la capacité maximale des ressources radio de la femto-cellule est atteinte, - un dispositif de reconnaissance d'au moins un terminal mobile ~o privilégié, le dispositif intégrant un moyen mémoire comprenant au moins une base de données d'au moins un identifiant d'utilisateur reconnu comme susceptible d'avoir une connexion préférentielle avec la femto-cellule, - un dispositif d'interruption de la connexion entre la femto-cellule 1s et au moins un terminal non-privilégié (3) dont une communication est en cours sur la femto-cellule. 2. Système de contrôle de l'accès d'au moins un terminal mobile privilégié à une femto-cellule selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le système comprend un dispositif de sélection 20 d'au moins un terminal mobil non-privilégié dont une communication est en cours sur la femto-cellule. 3. Système de contrôle de l'accès d'au moins un terminal mobile privilégié à une femto-cellule selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le dispositif de sélection intègre un moyen 25 mémoire comprenant au moins un paramètre de sélection pour déterminer le profil du terminal mobil non-privilégié à retirer de la femto-cellule. 4. Système de contrôle de l'accès d'au moins un terminal mobile privilégié à une femto-cellule selon la revendication précédente, 3o caractérisé en ce que au moins un des paramètres de sélection duterminal mobile non-privilégié à retirer enregistrés dans le moyen mémoire est sélectionné parmi ceux d'une liste comprenant notamment les caractéristiques de souscription des utilisateurs de terminaux non-privilégiés connectés à la femto-cellule, la durée de l'appel en cours, le type communication en cours (visio, voix, données). 5. Système de contrôle de l'accès d'au moins un terminal mobile privilégié à une femto-cellule selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif d'interruption de la io connexion entre la femto-cellule et un terminal, intègre un moyen de transfert automatique intercellulaire d'au moins un terminal mobile non-privilégié dont une communication est en cours sur la femtocellule. 6. Système de contrôle de l'accès d'au moins un terminal mobile 15 privilégié à une femto-cellule selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'identifiant utilisateur pris en compte par le dispositif de reconnaissance d'un terminal mobile privilégié pour effectuer une connexion préférentielle avec la femtocellule est l'IMSI (International Mobile Subscriber Identity). 20 7. Procédé de contrôle de l'accès d'au moins un terminal mobile privilégié à une femto-cellule particulière, opérant selon un mode d'accès restreint, au sein d'un réseau de type GSM, GPRS ou UMTS, et mettant en jeu un système de contrôle selon au moins une des revendications précédentes, caractérisé en ce que, lorsque la capacité 25 maximale des ressources radio de la femto-cellule est atteinte suite à la connexion d'un nouveau terminal mobile, le procédé comprend : une étape de conservation (S1) d'une quantité de ressource minimale pour assurer une gestion d'appel. 5 10 8. Procédé de contrôle de l'accès d'au moins un terminal mobile privilégié à une femto-cellule particulière, selon la revendication précédente, le procédé comprenant : une étape de détection (S2a1) de la présence d'un nouveau terminal mobile dans l'environnement de la femto-cellule, caractérisé en ce que le procédé comprend une étape de gestion de la connexion du nouveau terminal par les ressources de gestion d'appel, cette étape incluant notamment : - une étape de reconnaissance (S2b) du nouveau terminal détecté comme étant un terminal mobile privilégié, - une étape d'interruption (S3b) de la connexion d'un terminal non-privilégié avec la femto-cellule, une étape de connexion (S3c) du terminal mobile détecté privilégié à la femto-cellule. 15 9. Procédé de contrôle de l'accès d'au moins un terminal mobile privilégié à une femto-cellule particulière, selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'étape de gestion de la connexion du nouveau terminal comprend : - une étape de sélection (S3a) du terminal non-privilégié à 20 déconnecter de la femto-cellule. 10. Procédé de contrôle de l'accès d'au moins un terminal mobile privilégié à une femto-cellule particulière, selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'étape d'interruption (S3b) de la connexion du terminal non-privilégié avec la 25 femto-cellule consiste en une bascule de la connexion du terminal mobile non-privilégié sur une cellule voisine de la femto-cellule.