Brevet FR2984046A1 — publié le 20130614

Le domaine technique de l'invention est celui des procédés et dispositifs permettant la transmission simultanée de phonie et de données entre plusieurs utilisateurs au travers d'un réseau de télécommunications radio "half duplex". Les réseaux de télécommunication radio "half duplex" sont utilisés notamment dans le domaine militaire. Ils ont pour caractéristique de mettre en oeuvre des protocoles de communication dans lesquels il y a une alternance des émissions et des réceptions. Un utilisateur du réseau peut ainsi occuper le canal de transmission pour émettre. Lorsqu'il a fini son émission il se positionne en situation d'attente d'une réponse et un autre utilisateur peut à son tour occuper le canal. La transmission se fait à chaque fois d'un utilisateur émetteur vers tous les autres utilisateurs qui sont récepteurs. Le principal problème posé par les dispositifs classiques est qu'ils ne peuvent émettre simultanément des données et de la phonie. Ce problème est d'autant plus gênant que les réseaux de télécommunications militaires ont une faible bande passante utile (inférieure à 64 kbit/s) en raison de la mise en oeuvre de cryptage des émissions et de technologies d'évasion de fréquence qui imposent une synchronisation précise sur un poste maître. Pour résoudre ce problème il a été proposé par EP1207637 de diviser le canal radio en alternant des créneaux temporels dédiés à la transmission de la phonie et des créneaux temporels dédiés à la transmission des données. La phonie permet la communication vocale directe entre 30 les différents utilisateurs. Un utilisateur donné qui prend la parole voit ainsi son message divisé entre les différents créneaux temporels successifs dédiés à la phonie. Lorsque son message est terminé, il libère la communication et les créneaux de phonie peuvent être occupés par un autre 35 utilisateur. La transmission de données vise par exemple les échanges de messages écrits ou la communication de fichiers de données, par exemple vidéo. Lorsqu'un utilisateur souhaite envoyer des données il procède d'une façon analogue à celle mise en oeuvre pour transmettre la phonie. Il prend la ligne pour ce qui concerne les créneaux de données. Ces dernières se répartissent suivant les différents créneaux de données successifs. Lorsque la ligne est libérée, un autre utilisateur peut à son tour envoyer des données. Même si ce procédé connu permet l'émission simultanée de phonie et de données il présente encore des inconvénients. Il est en effet nécessaire d'assurer une synchronisation entre les différents utilisateurs, cela afin de pouvoir localiser temporellement les différents créneaux de phonie et de données. Pour assurer une telle synchronisation le procédé décrit par EP1207637 propose de mettre en oeuvre des créneaux spécifiquement dédiés aux informations de synchronisation. Ces créneaux dédiés occupent ainsi une partie de la bande passante disponible. Concrètement les postes de radio des différents utilisateurs vont émettre de façon permanente des créneaux de 20 synchronisation et cela même s'il n'y a pas d'émission de phonie ou de données. Il en résulte un problème de discrétion de mise en oeuvre. En effet une émission, même brève, reste détectable et permet la localisation des émetteurs. 25 On connaît par ailleurs des dispositifs non multiplexés et dans lesquels il n'y a pas d'émission de synchronisation. Les postes émetteurs / récepteurs restent alors silencieux lorsqu'il n'y a aucun besoin d'échange. Lorsqu'un poste souhaite émettre des données ou bien de 30 la phonie il prend le réseau et assure son émission. Dans ce cas il n'y a pas de multiplexage phonie / données possible. Il est uniquement possible de mettre en place des priorités d'émission à la phonie ou aux données selon les dispositifs. 35 C'est le but de l'invention que de prpposer un procédé de transmission permettant de résoudre ces différents problèmes. Ainsi le procédé selon l'invention assure une discrétion maximale pour les échanges tout en permettant un multiplexage phonie / données. L'invention a pour objet un procédé de transmission de 5 phonie et de données entre plusieurs utilisateurs (Ui) au travers d'un réseau de télécommunications radio en "half duplex", procédé dans lequel on multiplexe temporellement la phonie et les données sous la forme d'une trame alternant des créneaux temporels dédiés à la transmission de la phonie et 10 des créneaux temporels dédiés à la transmission des données, procédé caractérisé en ce que chaque utilisateur reste silencieux lorsqu'il n'a rien à émettre, et en ce que lorsqu'un utilisateur souhaite émettre de la phonie ou des données, il reste tout d'abord à l'écoute du réseau pendant 15 une durée minimale pour détecter la présence d'un créneau de phonie ou de données émis par un autre utilisateur puis il synchronise temporellement ses futures émissions à partir de la détection du front montant ou descendant d'un créneau ainsi reçu d'un autre utilisateur. 20 Suivant une caractéristique, chaque utilisateur, lorsqu'il émet de la phonie (respectivement des données), réalise son émission sous la forme d'une série de créneaux séparés par des silences de largeur prédéfinie permettant ainsi à un autre utilisateur d'émettre au cours de ces 25 silences des données (respectivement de la phonie). Suivant une variante de réalisation, chaque utilisateur qui occupe pour la première fois le réseau après une période de silence peut choisir la largeur des créneaux de son émission de données, la somme de la durée du silence et de la 30 durée du créneau de donnée qui suit le silence conservant par ailleurs toujours une valeur constante. On pourra avantageusement définir au préalable une largeur de créneau optimale pour les données, et lorsque l'utilisateur qui occupe pour la première fois le réseau 35 après une période de silence émet des données suivant une largeur de créneau supérieure à la largeur optimale, il peut ramener par la suite la largeur de ses émissions de données à la largeur optimale lorsqu'il détecte une émission de phonie dans les silences précédant ses émissions de données. L'invention a également pour objet un dispositif de transmission de phonie et de données entre plusieurs utilisateurs (Ui) au travers d'un réseau de télécommunications radio. Ce dispositif met en oeuvre le procédé selon l'invention et il comprend au moins un poste de radio au niveau de chaque utilisateur ainsi qu'une interface de communication par 10 phonie et un terminal de traitement de données. Ce dispositif est caractérisé en ce qu'il comporte un boîtier interface de multiplexage qui est interposé au niveau de chaque utilisateur entre le poste de radio d'une part et l'interface de communication et le terminal d'autre part, boîtier 15 interface assurant un multiplexage temporel des données et de la phonie sous la forme d'une trame alternant des créneaux temporels dédiés à la transmission de la phonie et des créneaux temporels dédiés à la transmission des données, multiplexage assurant une émission de phonie (respectivement 20 de données) sous la forme d'une série de créneaux séparés par des silences de largeur prédéfinie permettant ainsi à un autre utilisateur d'émettre au cours de ces silences des données (respectivement de la phonie), des moyens étant par ailleurs prévus pour synchroniser temporellement les 25 émissions à partir de la détection du front montant ou descendant d'un créneau reçu d'un autre utilisateur. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre d'un mode particulier de réalisation, description faite en référence aux dessins 30 annexés et dans lesquels : - la figure 1 schématise un dispositif de communication mettant en oeuvre le procédé selon l'invention, - la figure 2 montre une trame d'un signal multiplexé temporellement selon l'art antérieur, 35 - la figure 3 montre une trame d'un signal multiplexé temporellement conformément au procédé selon l'invention, - la figure 4 montre de façon schématique le positionnement des trames d'émission de deux utilisateurs sur le réseau, - la figure 5 illustre ce positionnement des trames 5 d'émission de deux utilisateurs dans le cadre d'une variante de réalisation de l'invention. La figure 1 montre un réseau 1 de télécommunications radio entre trois utilisateurs U1, U2 et U3 (le nombre d'utilisateurs n'est 10 d'exemple). Chaque utilisateur ici limité à trois qu'à titre Ui est équipé d'un matériel analogue qui comprend un poste de radio 2 émetteur/récepteur, une interface de communication par phonie 4 et un terminal de traitement et de mise en forme de données 5, représenté ici 15 sous la forme d'un micro ordinateur. L'interface de phonie 4 comprend d'une façon classique des écouteurs et un microphone ainsi qu'un commutateur de demande de prise de ligne phonie (non représenté). Le terminal 5 et l'interface 4 sont reliés au poste de 20 radio 2 par l'intermédiaire d'un bcîtier interface de multiplexage 3 qui assure différentes fonctions. Ce boîtier 3 renferme un calculateur 11 comportant un module 12 assurant la modulation et la démodulation des signaux émis ou reçus. Un autre module 13 assure la gestion 25 des échanges et incorpore un ou plusieurs algorithmes permettant la synchronisation des données et la gestion des créneaux attribués à l'utilisateur. Un module 14 gère plus particulièrement les signaux en phonie et en particulier le codage des messages qui sont émis 30 et le décodage des messages qui sont reçus. Le codage permet de numériser puis de compacter l'information phonie de façon à réduire sa bande passante. Les différents codages utilisables sont bien connus de l'Homme du Métier. On pourra par exemple utiliser le codage 35 MELP. Un autre module 15 gère les signaux de données émis et reçus. Le calculateur 11 est couplé à une mémoire 16 qui stocke la valeur de la durée S des silences devant séparer les créneaux d'émission de phonie ou de données. Bien entendu la mémoire 16 pourrait être incorporée au terminal 5. Le boîtier 3 assure principalement le multiplexage entre les informations à émettre : phonie (voix) et données fournies par le terminal 5. Il assure, de façon symétrique, le démultiplexage des données et de la voix reçues via le poste radio 2. Une des difficultés rencontrées dans le cadre des échanges de données numériques par télécommunication radio multi-utilisateurs est le problème de la synchronisation des données. La figure 2 montre la trame d'un signal multiplexé selon 15 le brevet EP1207637. On voit que sur une échelle temporelle (t) se succèdent d'une façon alternée des créneaux dédiés à la phonie (V) et des créneaux dédiés aux données D. Chaque créneau a une largeur de l'ordre de quelques dizaines de millisecondes. Sur cette échelle temporelle apparaissent à 20 intervalles réguliers des créneaux de synchronisation S. La figure 3 montre de façon schématique le signal multiplexé selon l'invention. Dans ce signal il y a alternance des créneaux de phonie et de données mais aucun créneau de synchronisation n'est prévu. 25 La figure 4 montre de façon plus précise le mode de fonctionnement du procédé selon l'invention. Selon une caractéristique de l'invention chaque utilisateur reste silencieux lorsqu'il n'a rien à émettre. La discrétion du dispositif est donc assurée. Aucun créneau de 30 synchronisation n'est transmis de façon périodique par les postes en veille. Selon une caractéristique essentielle de l'invention, lorsqu'un utilisateur souhaite émettre de la phonie ou des données, il reste tout d'abord à l'écoute du réseau pendant 35 une durée minimale L. Cette durée est destinée à permettre de détecter la présence d'un créneau de phonie (V) ou de données (D) émis par un autre utilisateur. La durée de l'intervalle L est de l'ordre de 500 ms (au moins la largeur de l'intervalle de silence S). Ainsi sur la figure 4, l'utilisateur U1 ne commence à émettre des données (D) qu'après la durée d'écoute L et uniquement si aucun signal n'a été détecté sur le réseau pendant cette durée L (la flèche L est interrompue pour des contraintes de représentation graphique, la durée L est cependant supérieure à la durée S). Les données D émises sont séparées par des intervalles de silence S dont la durée est programmée dans tous les dispositifs de transmission des différents utilisateurs (au niveau de la mémoire 16). Lorsque l'utilisateur U2 souhaite émettre de la phonie (V) il reste lui aussi à l'écoute pendant en principe la durée L. Il détecte alors la présence d'un trafic de données D sur le réseau. Il peut alors détecter le front descendant 9 d'un créneau 7 émis par Ul. En effet chaque créneau (de phonie ou de données) comprend plusieurs parties : la partie initiale 6 correspond à l'émission de la porteuse du signa:, sa durée est de l'ordre de 120 millisecondes. La partie médiane 7 a une durée fixe de l'ordre de 200 millisecondes. Elle correspond à l'émission effective E de données ou de phonie sur le créneau considéré. La partie finale 8 du créneau a enfin une 220 millisecondes. Sur la figure 4, la ligne inférieure montre le signal interne du boîtier 3 reçu au niveau d'un autre utilisateur U2. L'électronique de cet utilisateur détecte le front montant 10 du créneau D1 reçu et elle se place en état de réception. L'intervalle 3t a une largeur comprise entre 80 et 120 millisecondes. C'est l'intervalle temporel nécessaire pour que l'électronique de U2 soit réceptrice. La partie 7 du créneau de données est ensuite reçue et restituée à l'utilisateur U2 (créneau de réception R). L'électronique du boîtier 3 de l'utilisateur U2 détecte enfin le front descendant 9 du premier créneau de données D1. largeur fixe de l'ordre de C'est cette détection qui permet d'une façon préférée d'assurer la synchronisation (Top) des signaux entre U1 et U2 (il en est bien entendu de même pour les autres utilisateurs recevant le signal émis par U1). L'utilisateur U2 (ainsi que les autres utilisateurs) va utiliser cette détection du front descendant 9 pour synchroniser temporellement ses futures émissions. L'utilisateur U2 ayant détecté une émission lors de sa phase d'écoute, il n'est pas nécessaire qu'il attende la fin d'une période L complète pour commencer lui-même à émettre. Il lui suffit de détecter le front descendant 9 qui assure la synchronisation. Il peut alors émettre dans la période de silence S qui suit ce front descendant à la condition qu'il n'y ait pas déjà un trafic de phonie en cours dans cette période de silence. Pour vérifier cela il lui suffit de rester à l'écoute après le front descendant 9 pendant la période I4-8t pour vérifier que le créneau S est effectivement libre. Les valeurs I et 8t sont des valeurs calculées ou connues et mises en mémoire dans le calculateur 11. Il serait possible également d'assurer la synchronisation à partir du front montant 10, il est cependant préférable d'utiliser le front descendant 9 car il permet de maîtriser d'une façon plus fiable la localisation temporelle des intervalles de silence S de chaque émission. Lorsqu'on réalise une synchronisation à partir de la détection du créneau montant 10, la valeur de ôt variant dans le temps entre une valeur minimale et une valeur maximale connues, la synchronisation précise est maîtrisée au fil des créneaux reçus par le calcul d'une moyenne des mesures successives des intervalles 8t. On notera que tous les créneaux émis par l'utilisateur U1 sont vus par l'utilisateur U2 décalés de l'intervalle 8t par rapport aux créneaux émis par l'utilisateur U1. Cela ne pose pas de problème pour assurer la synchronisation, le boîtier 3 de chaque utilisateur maîtrisant la valeur de la durée de l'intervalle 8t qui est mesurée à la détection du front descendant 9. La valeur moyenne de ît peut ainsi être calculée sur la base de plusieurs créneaux successifs. L'utilisateur U2 peut donc utiliser les créneaux de silence S (dont la valeur est connue de tous les utilisateurs et programmée dans leurs mémoires 16) pour émettre des données de phonie V. Les créneaux de phonie seront définis 5 avec une largeur inférieure à celle des créneaux de silence S. Des inter créneaux I de l'ordre de 200 ms seront prévus entre les créneaux de phonie V et de données D de chaque utilisateur. Les valeurs des inter créneaux I seront bien entendu des valeurs communes à tous les utilisateurs et 10 mémorisées dans une mémoire 17 du dispositif. On a représenté sur la figure 4 par des pointillés les créneaux reçus de U1 par l'utilisateur U2. Pour la clarté de la figure on n'a pas représenté les créneaux de voix reçus par U1 de la part de U2 (et positionnés dans les intervalles 15 S). Bien entendu l'utilisateur U2 qui reçoit les données émises par U1 au cours du créneau D stockera ces informations en mémoire pour exploitation au niveau de son terminal de traitement et de mise en forme de données 5. 20 La synchronisation pourra bien entendu se répéter plusieurs fois au cours d'une même transaction entre utilisateurs. On a représenté sur la figure 4 un échange qui débute par des émissions de données D par l'utilisateur U1. Il serait 25 bien entendu possible de débuter un échange par des émissions de phonie V. Dans ce cas, d'une façon tout à fait analogue, les créneaux de phonie V émis par U1 seront séparés par des créneaux de silence S qui pourront être utilisés par les autres utilisateurs pour émettre des données D. 30 La figure 5 schématise un autre mode de réalisation de l'invention. On voit que l'utilisateur U1 a pris la ligne pour diffuser des données D. Cet utilisateur occupe pour la première fois le réseau après une période de silence. 35 En effet aucun trafic n'a été détecté pendant la période L précédant l'émission des créneaux D (L est supérieure à la valeur maximale des silences : S2). Suivant ce mode de réalisation, les créneaux de données Dl qui sont émis lorsque aucun autre utilisateur n'émet de phonie sont plus larges que les créneaux de données D2 qu'il émet après détection d'une émission de phonie V par un autre utilisateur U2. Les créneaux Dl "mordent" ainsi sur la fin des créneaux théoriques de phonie V si ceux ci sont absents, et de ce fait, le silence de détection 31 qui est adopté est plus court. On a en effet modifié les algorithmes mis en oeuvre au 10 niveau de chaque calculateur 11 pour que le premier utilisateur puisse augmenter la largeur des créneaux de données lorsqu'il n'y a pas d'émission de phonie détectée pendant la durée L. Ce choix est bien entendu automatique et une largeur importante Dl est automatiquement adoptée lorsque 15 l'utilisateur prend la ligne à l'issue d'une période de silence L sur le réseau. En revanche, la durée globale des créneaux de phonie et de données est constante, c'est à dire que Dl + S1 = D2 + S2 (D2 et S2 étant les durées respectives des créneaux de données et de silence qui sont adoptés 20 lorsqu'il y a un trafic de phonie). Par ailleurs lorsqu'un utilisateur détecte un trafic au cours de sa période initiale d'écoute, il n'attendra bien entendu pas la fin de la période L pour commencer à émettre de la phonie (ou des données) dans les créneaux dédiés. Une 25 fois une émission en cours détectée, l'utilisateur deuxième se synchronise sur cette émission en cours et il émet (de la phonie ou des données suivant le type d'émission qui est disponible) au cours des créneaux de silence qu'il détecte à l'issue des créneaux déjà occupés. La période maximale 30 d'attente L (supérieure à la valeur maximale S2 des silences) n'est effectivement mise en oeuvre que lors de l'ouverture d'une nouvelle émission après une période de silence complet. Un tel mode de réalisation permet d'augmenter la bande passante, notamment pour les émissions de données lorsqu'il 35 n'y a pas de phonie. Il est possible ainsi de donner à Dl une valeur de 30% à 50% supérieure à celle de D2 ce qui accroît la bande passante dans les même proportions. On voit sur la figure 5 que, lorsque l'utilisateur U2 prend la ligne pour émettre de la phonie V dans les intervalles de silence S1 qui lui sont laissés par U1, l'utilisateur U1 ramène la largeur de ses émissions de 5 données à une largeur D2 qui est inférieure à Dl et les intervalles de silence ont alors une largeur S2. Ce retour de S1 à S2 est rendu possible car les créneaux de données Dl se sont allongés en mordant sur le créneau de phonie qui précède l'émission des données. L'utilisateur qui 10 émet des données Dl reste donc toujours à l'écoute des trafics de phonie éventuels au cours des silences Sl. Une absence de trafic de phonie le conduit à maintenir la largeur de données maximale Dl. L'apparition d'un trafic de phonie au cours de S1 conduit l'utilisateur à retarder ses propres 15 émissions de données ce qui ramène la configuration de son émission de données à une largeur optimale D2 (et les intervalles de silence à la valeur S2 permettant la transmission de la phonie). Cette largeur D2 sera choisie lors du paramétrage des 20 dispositifs comme une largeur optimale des créneaux de données. Cette largeur optimale est choisie de façon à ne pas créer trop de décalages temporels lors des émissions de phonie. Une largeur optimale D2 est de l'ordre de 500 ms. Les algorithmes incorporés dans tous les calculateurs 25 comprendront une boucle permettant de réduire les largeurs des créneaux d'émission de Dl à D2 lorsqu'une émission de phonie sera détectée dans les intervalles de silence Si. On assure ainsi un bon compromis entre une bande passante large pour le transfert des données en l'absence de trafic 30 phonie et la possibilité néanmoins d'insérer de la phonie entre les créneaux de données. REVENDICATIONS1. Procédé de transmission de phonie et de données entre plusieurs utilisateurs (UJ au travers d'un réseau de télécommunications radio en "half duplex", procédé dans 5 lequel on multiplexe temporellement la phonie (V) et les données (D) sous la forme d'une trame alternant des créneaux temporels dédiés à la transmission de la phonie et des créneaux temporels dédiés à la transmission des données, procédé caractérisé en ce que chaque utilisateur (UJ reste 10 silencieux lorsqu'il n'a rien à émettre, et en ce que lorsqu'un utilisateur (UJ souhaite émettre de la phonie (V) ou des données (D), il reste tout d'abord à l'écoute du réseau pendant une durée minimale (L) pour détecter la présence d'un créneau de phonie ou de données émis par un 15 autre utilisateur, puis il synchronise temporellement ses futures émissions à partir de la détection du front montant (10) ou descendant (9) d'un créneau ainsi reçu d'un autre utilisateur. 2. Procédé de transmission selon la revendication 1, 20 caractérisé en ce que chaque utilisateur (U1), lorsqu'il émet de la phonie (V) (respectivement des données (D)), réalise son émission sous la forme d'une série de créneaux séparés par des silences (S1,S2) de largeur prédéfinie permettant ainsi à un autre utilisateur (U1) d'émettre au cours de ces 25 silences des données (respectivement de la phonie). 3. Procédé de transmission selon la revendication 2, caractérisé en ce que chaque utilisateur (U1) qui occupe pour la première fois le réseau après une période de silence choisit la largeur des créneaux (Dl) de son émission de 30 données, la somme de la durée du silence (S1,S2) et de la durée du créneau de donnée (D1,D2) qui suit le silence (S1,S2) conservant par ailleurs toujours une valeur constante. 4. Procédé de transmission selon la revendication 3, 35 caractérisé en ce qu'on définit au préalable une largeur de créneau optimale (D2) pour les données, et lorsque l'utilisateur (U1) qui occupe pour la première fois le réseau après une période de silence émet des données suivant unelargeur de créneau (Dl) supérieure à la largeur optimale (D2), il ramène par la suite la largeur de ses émissions de données à la largeur optimale (D2) lorsqu'il détecte une émission de phonie (V) dans les silences (Sl) précédant ses 5 émissions de données. 5. Dispositif de transmission de phonie et de données entre plusieurs utilisateurs (Ui) au travers d'un réseau de télécommunications radio, dispositif mettant en oeuvre le procédé selon une des revendications précédentes et 10 comprenant au moins un poste de radio (2) au niveau de chaque utilisateur (Ui) ainsi qu'une interface de communication par phonie (4) et un terminal de traitement de données (5), dispositif caractérisé en ce qu'il comporte un boîtier interface de multiplexage (3) qui est interposé au niveau de 15 chaque utilisateur (Ui) entre le poste de radio (2) d'une part et l'interface de communication (4) et le terminal (5) d'autre part, boîtier interface (3) assurant un multiplexage temporel des données (D) et de la phonie (V) sous la forme d'une trame alternant des créneaux temporels dédiés à la 20 transmission de la phonie et des créneaux temporels dédiés à la transmission des données, multiplexage assurant une émission de phonie (respectivement de données) sous la forme d'une série de créneaux séparés par des silences de largeur prédéfinie (Sl, S2) permettant ainsi à un autre utilisateur 25 (Ui) d'émettre au cours de ces silences des données (respectivement de la phonie), des moyens étant par ailleurs prévus pour synchroniser temporellement les émissions à partir de la détection du front montant (10) ou descendant (9) d'un créneau reçu d'un autre utilisateur (Ui).