Brevet FR3034241A1 — publié le 20160930

La présente invention concerne un procédé de gestion d'un système de radiocommunications de données aériennes avion-sol ainsi qu'un système de radiocommunications pour la mise en oeuvre dudit procédé de gestion. Le domaine technique de la présente invention est celui des communications de données entre des avions en vol et des centraux au sol, tels que des centraux pour le contrôle aérien, des centraux pour les compagnies aériennes, des centraux pour la maintenance des avions, etc. On a représenté à la Fig. 1 un système de radiocommunications de données aériennes auquel la présente invention trouve application. Il comporte plusieurs stations de base (ici, à titre d'exemple, trois stations de base BS1, BS2 et BS3) assurant des communications hertziennes avec les équipements de radiocommunications d'avions 10. Par exemple, ces stations de base assurent des communications dans une bande de fréquences dite VHF ou dans une bande de fréquences dite HF. Le système de radiocommunications comporte encore un central de contrôle 20 prévu pour piloter les stations de base BS1, BS2 et BS3 et des centraux au sol, tels que les centraux 1 et 2, pour respectivement assurer, à titre d'exemple, des services de contrôle aérien, des services de compagnies aériennes et des services de maintenance. Le centre de contrôle 20 et les centraux au sol 1 et 2 échangent des données entre eux via un réseau 30. Parmi les systèmes de radiocommunications de données aériennes tels que l'on vient de décrire, on peut citer le réseau dit ATN (Aeronautical Telecommunication Network) ou encore le réseau dit ACARS (Aircraft Communication Addressing and Reporting System). Des données numériques sont ainsi échangées entre un avion 10 et un central au sol 1 ou 2, et ce, soit à l'initiative des pilotes de l'avion considéré, soit à l'initiative d'un central au sol, soit automatiquement à intervalles de temps réguliers. Elles peuvent concerner des messages sur les conditions de vol de l'avion considéré adressés par l'avion à une tour de contrôle ou réciproquement, des messages d'informations aux pilotes ou aux contrôleurs aériens, ou encore aux ateliers de maintenance ou à la compagnie aérienne à laquelle appartient l'avion considéré, etc. Les stations de base BS1 à BS3 couvrent des zones géographiques différentes qui se superposent au moins deux à deux. Ainsi, à la Fig. 1, la station de base BS1 30 couvre une zone Z1, la station de base BS2 couvre une zone Z2 qui recouvre légèrement la zone Z1 ainsi que la zone Z3 couverte, elle, par la station de base BS3. 3034241 2 Une zone est dimensionnée, au moment de la conception du système de communications, en tenant compte du nombre d'avions qui sont abonnés pour survoler ladite zone. Lorsqu'un avion 10 survole une zone, par exemple la zone Z1, il est connecté à 5 la station de base de cette zone, en l'occurrence la station de base BS1. S'il se dirige vers la zone Z3, il devra, pour pouvoir continuer à communiquer avec un central au sol 1 ou 2, se connecter à la station de base BS3 de la zone Z3. Pour effectuer ce transfert des communications radiofréquences de l'avion 10 de la station de base B S1 à la station de base BS3, le processus suivant est mis en oeuvre. 10 L'équipement de radiocommunications de l'avion 10 mesure périodiquement (par exemple à chaque trame qu'il reçoit de la station de base avec laquelle il est connecté, en l'occurrence la station de base BS1) la qualité des signaux radiofréquences émis par cette station de base BS1 et transmet au central de contrôle 20 la valeur mesurée de cette qualité, sous la forme d'un paramètre SQP (Signal 15 Quality Parameter : Paramètre de qualité du signal). Le calcul de ce paramètre SQP est défini dans le standard ARINC 750-4 et sa valeur est comprise entre 0 et 15, la valeur 0 étant représentative d'une qualité nulle et 15 représentative d'une qualité excellente. Lorsque la valeur du paramètre SQP est inférieure à un seuil prédéterminé, par 20 exemple 2, et, ce plusieurs fois consécutives, le central de contrôle 20 déclenche ledit processus de transfert des communications radiofréquences de l'avion 10 de la station de base BS1 à la station de base BS3. Ce processus de transfert est connu sous le nom de "handoff'. Un tel processus de transfert peut également être déclenché dès lors que le nombre de retransmissions de messages sans réponse du central au sol est supérieur 25 à un nombre prédéterminé. Lorsqu'un avion survole une zone, il peut arriver que, compte tenu du nombre d'avions qui survolent à ce moment-là cette zone, les ressources radio nécessaires pour que cet avion échange des données avec un central au sol ne soient pas ou plus disponibles. Il en résulte des dysfonctionnements du système de radiocommunications qui peuvent être préjudiciables. Le but de la présente invention est de résoudre ce problème des ressources radio disponibles. A cet effet, la présente invention concerne un procédé de gestion d'un système de radiocommunications de données aériennes avion-sol, ledit système comportant au 3034241 3 moins une station de base qui couvre une zone pour communiquer avec tout avion survolant ladite zone et, pour au moins une zone, d'autres stations de base pouvant couvrir des microzones parties de ladite zone. Selon la présente invention, ledit procédé comporte les étapes suivantes : 5 - une étape de détermination de la valeur d'un critère de sélection fonction du nombre d'avions survolant ladite zone, - une étape de sélection, parmi un ensemble de configurations prédéterminées desdites stations de base de ladite zone spécifiant la ou les stations de base actives pour couvrir ladite zone, d'une configuration correspondant à ladite valeur dudit 10 critère de sélection déterminé, et - une étape de pilotage desdites stations de base afin qu'elles prennent ladite configuration sélectionnée. La présente invention concerne également un système de radiocommunications pour la mise en oeuvre dudit procédé de gestion. Les caractéristiques de l'invention mentionnées ci-dessous, ainsi que d'autres, apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d'exemples de 15 réalisation, ladite description étant faite en relation avec les dessins joints, parmi lesquels : - la Fig. 1 est une vue schématique globale d'un système de radiocommunications auquel la présente invention trouve application, - la Fig. 2 est un schéma d'un système de radiocommunications selon un premier 20 mode de réalisation de la présente invention, - la Fig. 3 est un schéma illustrant la division de trois zones contiguës d'un système de radiocommunications selon la présente invention, - la Fig. 4 est un autre schéma illustrant la division de trois zones contiguës incluant une voie aérienne, 25 - la Fig. 5 est un diagramme illustrant un procédé de gestion de bases de données selon la présente invention, et - la Fig. 6 est un schéma d'un système de radiocommunications selon un second mode de réalisation de la présente invention. Le principe de la présente invention est le suivant : lorsque les ressources radio 30 d'une zone couverte par une station de base ne sont plus suffisantes du fait qu'un nombre trop important d'avions survolent ladite zone, cette zone est divisée en plusieurs microzones respectivement couvertes par d'autres stations de base de ladite 3034241 4 zone. Les ressources radio alors disponibles pour la zone en question correspondent aux ressources radio fournies par toutes les stations de base qui couvrent les microzones. Ainsi, les ressources radio disponibles pour cette zone se trouvent décuplées par rapport à celles disponibles avant division de la zone considérée en 5 microzones. De plus, le processus de transfert (handoff) décrit dans le préambule de la présente description est maintenant mis en oeuvre entre microzones contiguës de la zone ainsi divisée. Un exemple de réalisation d'un système de radiocommunications de données aériennes selon la présente invention est maintenant décrit en relation avec la Fig. 2. Il 10 comporte, pour chaque zone Zi (i = 1 à N) que couvre l'ensemble dudit système de radiocommunications, une pluralité de stations de base BSiO à BSiM (ici, M = 8) qui sont pilotées par une unité de contrôle 5. Ces stations de base BSiO à BSiM peuvent prendre plusieurs configurations, parmi un ensemble de configurations prédéterminées respectivement associées à des plages de valeurs prises par un critère de sélection de 15 configuration fonction du nombre d'avions survolant ladite zone. Chaque configuration spécifie notamment la ou les stations de base qui sont actives pour couvrir la zone considérée. Ainsi, pour une zone Zi, le système de radiocommunications selon la présente invention peut fonctionner, dans une première configuration des stations de base BSiO 20 à BSiM, de manière qu'une seule station de base BSiO de cette zone Zi couvre l'ensemble de cette zone Zi (la station de base BSiO est dite "active") alors que les autres stations de base BSi1 à BSiM ne fonctionnent pas. Plus exactement, la station de base mère BSi émet à destination des avions 10 à une puissance telle qu'elle couvre l'ensemble de la zone Zi alors que les stations de base B Sij ( j = 1 à M) n'émettent pas. 25 Il peut également fonctionner, dans une seconde configuration des stations de base BSiO à BSiM, de manière que les stations de base BSiO à BSiM couvrent des microzones MZiO à MZiM parties de la zone Zi. Elles sont alors toutes actives. Plus exactement, les stations de base BSiO à BSiM émettent à destination des avions 10 à une puissance telle qu'elles couvrent les microzones MZiO à MZiM. Ces stations de 30 base BSiO à BSiM sont maintenant toutes actives. La station de base BSiO émet à une puissance réduite par rapport à la configuration précédente. A la Fig. 2, l'ensemble des microzones MZij recouvre la zone Zi. L'unité de contrôle 5 pilote les stations de bases BSiO à BSiM afin qu'elles prennent l'une ou l'autre des configurations prédéterminées. Pour ce faire, l'unité de 3034241 5 contrôle 5 détermine la valeur d'un critère de sélection de configuration qui est fonction du nombre d'avions qui survolent la zone Zi. Dans un mode de réalisation particulier, chaque avion 10 qui survole la zone Zi détermine le taux d'occupation du canal qu'il utilise pour la radiocommunication avec 5 la station de base avec laquelle il est connecté et transmet à l'unité de contrôle 5, la valeur de ce taux sous la forme d'un paramètre CU (Channel Use : utilisation du canal). Par exemple, ce taux d'occupation est déterminé en fonction du nombre de tentatives d'accès au canal par la radio de l'avion considéré 5. L'unité de contrôle 5 détermine un agrégat (par exemple, la somme ou la moyenne) formé à partir des 10 données CU (Channel Use) transmises par chacun des avions connectés aux stations de base actives de la zone Zi considérée. C'est la valeur de cet agrégat qui constitue le critère de sélection de configuration. Dans un autre mode de réalisation, le critère de sélection utilisé par l'unité de contrôle 5 est le nombre d'avions connectés à la ou les stations de base BSiO à BSiM 15 couvrant ladite zone Zi. Ce nombre peut être déterminé par l'unité de contrôle 5 sur la base des établissements de connexion avec ces stations de base et des déconnexions. Après avoir déterminé la valeur du critère de sélection, l'unité de contrôle 5 sélectionne une configuration qui correspond à la valeur dudit critère de sélection ainsi déterminée. 20 Par exemple, lorsque la valeur du taux d'occupation du canal utilisé CU est inférieure à une valeur seuil prédéterminée, l'unité de contrôle 5 sélectionne la première configuration ci-dessus alors que si elle est supérieure, elle sélectionne la seconde configuration ci-dessus. L'unité de contrôle 5 pilote alors les stations de base BSiO à BSiM de manière qu'elles prennent la configuration ainsi sélectionnée. 25 Dans chaque configuration, l'équipement de radiocommunications d'un avion 10 mesure périodiquement la qualité des signaux radiofréquences émis par la station de base avec laquelle il est connecté, et transmet au central de contrôle 20, via cette station de base, la valeur mesurée de cette qualité, sous la forme d'un paramètre SQP (Signal Quality Parameter : Paramètre de qualité du signal). Sur la base de la valeur du 30 paramètre SQP, un transfert des communications dudit avion de la station de base avec laquelle il est connecté vers une station de base d'une zone ou microzone contiguë peut être réalisé lorsque la qualité des signaux de radiocommunications avec la station de base actuelle n'est plus satisfaisante. 3034241 6 On notera que, dans la seconde configuration ci-dessus, ce mécanisme de transfert est mis en oeuvre de microzone à microzone contiguës à l'intérieur d'une même zone, de microzone à zone contiguës ou de zone à microzone contiguës selon les circonstances. 5 Afin d'éviter toute congestion de canal, les canaux respectivement alloués à deux stations de base couvrant des zones contiguës, ou couvrant une zone et une microzone d'une autre zone contiguës ou couvrant deux microzones contiguës, sont différents. De plus, avantageusement, le même canal est alloué à une station de base quelle que soit la configuration dans laquelle elle est impliquée. Par exemple, à la 10 Fig. 2, la zone Zi est contiguë à deux zones Zi+1 et Zi+2. Les canaux alloués aux stations de base BSiO, BS(i+1)0 et BS(i+2)0 couvrant respectivement les zones Zi, Zi+1 et Zi+2 ont les fréquences données dans le tableau ci-dessous. Station de base Fréquence BSiO Fl BS(i+1)0 F2 B S(i+2)0 F3 15 Les canaux alloués aux stations de base BSiO à BSiM de la zone Zi ont les fréquences données dans le tableau ci-dessous. Station de base Fréquence BSiO Fl BSil F3 BSi2 F2 BSi3 F3 BSi4 F4 BSi5 F2 BSi6 F4 BSi7 F3 BSi8 F2 A la Fig. 3, on a représenté trois zones Z1, Z2 et Z3 respectivement couvertes 20 par des stations de base BS10, BS20 et B530. La zone Z1 a été divisée en neuf 3034241 7 microzones MZ10 à MZ18 respectivement couvertes par des stations de base BS10 à BS18 et la zone Z3 en neuf microzones, en l'occurrence les microzones MZ30 à MZ36 couvertes par les stations de base BS30 à BS36 et les microzones MZ14 et MZ15 communes à la zone Z1 couvertes par les stations de base BS14 et BS15. Les canaux 5 alloués à ces différentes stations de base ont des fréquences données, à titre d'exemple, dans le tableau ci-dessous. Stations de base Fréquence BS20 F2 BS10 Fl BS11 F3 B S12 F2 BS13 F3 BS14 F4 BS15 F2 BS16 F4 BS17 F3 BS18 F2 BS30 F3 BS31 Fl BS32 F4 BS33 F2 BS34 F4 BS35 F2 BS36 Fl A la Fig. 4, on a représenté un tronçon de voie aérienne V à l'intérieur d'une 10 zone Z 1. Des microzones MZ10, MZ11 et MZ12 incluent également l'ensemble du tronçon de voie aérienne V à l'intérieur de la zone Z 1. De même, des microzones NZ1 à NZ7 incluent l'ensemble du tronçon de voie aérienne V à l'intérieur de la zone Zl. Les microzones MZ10, MZ11 et MZ12 sont respectivement couvertes par les stations de base BS4, BS2 et BS6. Les microzones NZ1 à NZ7 sont respectivement couvertes 15 par les stations de base BS1 à BS7. 3034241 8 On a également représenté à la Fig. 4, partiellement, deux zones Z2 et Z3 contiguës à la zone Z1 respectivement couvertes par des stations de base BS20 et BS30 (non représentées). De plus, la zone Z2 est contiguë à la microzone MZ12 et à la microzone NZ7. De même, la zone Z3 est contiguë à la microzone MZ11 et à la 5 microzone NZ1. Supposons que les canaux de fréquence F2 et F3 ont été respectivement alloués aux stations de base BS20 et BS30 couvrant les zones Z2 et Z3. Les canaux alloués aux différentes stations de base BS1 à BS7 de la zone Z1 ont les fréquences données par le tableau ci-dessous. 10 Station de Fréquence base BS1 Fl BS2 F2 BS3 F3 BS4 F1 NZ5 F2 BS6 F3 BS7 F1 Supposons que le critère de sélection d'une configuration du système de radiocommunication soit celui du taux d'occupation du canal utilisé par les avions qui survolent la zone Zl. Lorsque la valeur de ce taux d'occupation du canal utilisé par les 15 avions qui survolent la zone Z1 est inférieure à un premier seuil S 1, le système de radiocommunications de la Fig. 4 prend une première configuration dans laquelle une seule station de base, en l'occurrence la station de base BS4, est active et couvre l'ensemble de la zone Z 1 . Les autres stations de base BS1 à BS3, BS5 à BS7 sont inactives et n'émettent donc pas. 20 Si ce critère appartient à une première plage de valeurs comprises entre une première valeur seuil Si et une seconde valeur seuil S2, le système de radiocommunications de la Fig. 4 prend une seconde configuration dans laquelle la zone Z1 est divisée en trois microzones MZ10, MZ11 et MZ12 couvertes par les trois stations de base BS2, BS4 et BS6. Les stations de base BS1, BS3, BS5 et BS7 sont 25 inactives et n'émettent pas. Dans cette seconde configuration, les trois stations de base 3034241 9 BS2, BS4 et BS6 émettent à une puissance telle qu'elles couvrent ces microzones MZ10, MZ11 et MZ12. On notera que la station de base BS4 émet, dans cette configuration, à une puissance inférieure à la puissance d'émission dans la première configuration. 5 Si ce critère appartient maintenant à une seconde plage de valeurs supérieures à la seconde valeur seuil S2, le système de radiocommunications prend une troisième configuration dans laquelle la zone Z1 est divisée en sept microzones NZ1 à NZ7 couvertes par les trois stations de base BS1 à BS7 qui sont alors toutes actives. Dans cette troisième configuration, les stations de base BS1 à BS7 émettent à une puissance 10 telle qu'elles couvrent ces microzones NZ1 à NZ7. On notera que les stations de base BS2, BS4 et BS6 émettent, dans cette configuration, à une puissance inférieure à la puissance d'émission dans la configuration précédente. On notera également que l'allocation des canaux est telle qu'une station de base émette toujours sur le même canal quelle que soit la configuration considérée. Ainsi, 15 la station de base BS4 émet sur le canal de fréquence F1 dans les trois configurations de la Fig. 4. La station de base BS2 émet sur le canal de fréquence F2 quelle que soit la configuration considérée. De même, la station de base BS6 émet sur le canal de fréquence F3 quelle que soit la configuration considérée. A la Fig. 5, on a représenté un diagramme illustrant les étapes d'un procédé de 20 gestion d'un système de radiocommunications de données aériennes avion-sol selon la présente invention. Il comporte les étapes suivantes : - une étape El de détermination de la valeur d'un critère fonction du nombre d'avions survolant ladite zone, 25 - une étape E2 de sélection, parmi un ensemble de configurations prédéterminées desdites stations de base de ladite zone, d'une configuration associée à ladite valeur dudit critère spécifiant la ou les desdites stations de base actives pour couvrir ladite zone et - une étape E3 de pilotage desdites stations de base afin qu'elles prennent ladite 30 configuration sélectionnée. Ces étapes El à E3 sont mises en oeuvre par une unité de contrôle 5. Dans le mode de réalisation de la Fig. 2, l'unité de contrôle 5 est partie intégrante d'un central de contrôle 20 du système de radiocommunications et gère ainsi toutes les stations de base de toutes les zones dudit système. Elle gère donc la 3034241 10 sélection des configurations de chacune de ces zones ainsi que, pour chaque avion survolant les zones ou microzones, les transferts de communication. On a représenté, à la Fig. 6, un autre mode de réalisation qui diffère du mode de réalisation de la Fig. 2 en ce qu'une unité de contrôle 5i, associée à chaque zone Zi, 5 pilote les seules stations de base BSiO à BSiM qui couvrent une zone Zi. L'unité de contrôle 5i gère ainsi la sélection des configurations en fonction du critère de sélection mentionné ci-dessus ainsi que les transferts de microzone à microzone. Le central de contrôle 20, à l'instar des centraux de contrôle 20 de l'état de la technique, gère les transferts de zone à zone. REVENDICATIONS1) Procédé de gestion d'un système de radiocommunications de données aériennes avion-sol, ledit système comportant au moins une station de base (B SiO) qui couvre une zone (Zi) pour communiquer avec tout avion (10) survolant ladite zone et, pour au moins une zone, d'autres stations de base (BSi1 à BSiM) pouvant couvrir des microzones parties de ladite zone, ledit procédé comportant les étapes suivantes : - une étape El de détermination de la valeur d'un critère de sélection fonction du nombre d'avions survolant ladite zone, - une étape E2 de sélection, parmi un ensemble de configurations prédéterminées desdites stations de base de ladite zone spécifiant la ou les stations de base actives pour couvrir ladite zone, d'une configuration correspondant à ladite valeur dudit critère de sélection déterminé, et - une étape E3 de pilotage desdites stations de base afin qu'elles prennent ladite configuration sélectionnée. 2) Procédé de gestion selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite étape de détermination El comprend la détermination du nombre d'avions connectés à la ou les stations de base couvrant ladite zone. 3) Procédé de gestion selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite étape de détermination El comprend la détermination d'un agrégat formé à partir des données transmises par chacun des avions connectés à la ou les stations de base couvrant ladite zone, lesdites données étant relatives au taux d'occupation du canal utilisé par ledit avion. 4) Procédé de gestion selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que chaque configuration prédéterminée est associée à une plage de valeurs dudit critère. 5) Procédé de gestion selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'une configuration est associée à des valeurs dudit critère inférieures à une valeur seuil prédéterminée et en ce que, dans ladite configuration, une seule station de base couvre ladite zone et en ce que, pour toute autre configuration associée à des valeurs dudit 3034241 12 critère supérieures à ladite valeur seuil prédéterminée, plusieurs stations de base couvrent ladite zone par leurs microzones respectives. 6) Procédé de gestion selon une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le 5 canal alloué à une station de base couvrant une zone ou une microzone donnée est différent du canal alloué à toute station de base couvrant au moins partiellement ladite zone ou microzone donnée. 7) Procédé de gestion selon la revendication 6, caractérisé en ce que le même 10 canal est alloué à une station de base donnée quelle que soit la configuration dans laquelle elle est impliquée. 8) Système de radiocommunications de données aériennes avion-sol, ledit système comportant au moins une station de base (B SiO) qui couvre une zone (Zi) 15 pour communiquer avec tout avion (10) survolant ladite zone, caractérisé en ce que, pour au moins une zone, il comporte d'autres stations de base (B Sil à BSiM) pouvant couvrir des microzones parties de ladite zone, et une unité de contrôle (5; 5i) qui détermine la valeur d'un critère de sélection fonction du nombre d'avions survolant ladite zone, qui sélectionne, parmi un ensemble de configurations prédéterminées 20 desdites stations de base de ladite zone spécifiant la ou les desdites stations de base actives pour couvrir ladite zone, une configuration qui correspond à la valeur dudit critère de sélection ainsi déterminé et qui pilote lesdites stations de base afin qu'elles prennent ladite configuration sélectionnée. 25 9) Système de radiocommunications selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comporte des stations de base pouvant couvrir des microzones parties de plusieurs zones contiguës. 10) Système de radiocommunications selon la revendication 8 ou 9, caractérisé 30 en ce qu'il comporte une unité de contrôle par zone. 11) Système de radiocommunications selon la revendication 8 ou 9, caractérisé en ce qu'il comporte une unité de contrôle pour contrôler chaque zone dudit système de radiocommunications. 3034241 13 12) Système de radiocommunications selon une des revendications 8 à 11, caractérisé en ce que le canal alloué à une station de base couvrant une zone ou une microzone donnée est différent du canal alloué à toute station de base couvrant au 5 moins partiellement ladite zone ou microzone donnée. 13) Système de radiocommunications selon la revendication 12, caractérisé en ce que le même canal est alloué à une station de base donnée quelle que soit la configuration dans laquelle elle est impliquée.