Brevet FR3059866A1 — publié le 20180608

Page 1 Etat de l'art Afin de maximiser l'utilisation du spectre, de nouveaux modèles permettant de partager le spectre entre différents utilisateurs ont été définis. Par exemple, l'ETSI (« European Telecommunications Standards Institute ») a spécifié des procédures LSA (« Licensed Shared Access ») permettant à des utilisateurs primaires de partager le spectre avec des utilisateurs secondaires. A l'aide de ces procédures, les utilisateurs primaires peuvent demander l'accès exclusif au spectre sur une zone géographique spécifique, à une période donnée, et sur un intervalle de fréquences spécifique. Ce mécanisme permet d'optimiser l'utilisation du spectre, puisque les utilisateurs secondaires sont en mesure d'utiliser le spectre dès que celui-ci n'est pas utilisé par les utilisateurs primaires. Cependant, les mécanismes existants permettant le partage de spectre présentent les limitations suivantes: les droits des utilisateurs primaires et des utilisateurs secondaires sont définis de manière statique à l'aide de licences et d'accords de partage avec les autorités de régulations, et ne peuvent de ce fait être changés de manière dynamique, les utilisateurs primaires doivent demander explicitement l'accès au spectre, chaque fois qu'ils en ont besoin, le nombre de catégories d'utilisateurs (e.g., 2 dans le cas du LSA) ne peut être étendu, le spectre ne peut être utilisé simultanément par de multiples catégories d'utilisateurs à l'intérieur d'une même zone géographique et sur la même fréquence. La présente invention résout ces limitations et fournit une méthode pour allouer dynamiquement du spectre à une pluralité d'utilisateurs licenciés partageant ce spectre, en fonction d'information sur le contexte. DESCRIPTION DES FIGURES La Figure 1 montre une vue du partage de spectre selon l'état de l'art. La Figure 2 montre une vue du partage de spectre contextuel selon la présente invention. La Figure 3 montre les détails d'une architecture possible et des opérations possibles réalisées par le service de gestion contextuelle du spectre. La Figure 4 montre un exemple de partage de spectre contextuel selon la présente invention. La Figure 5 montre un autre exemple de partage de spectre contextuel selon la présente invention. La Figure 6 montre un autre exemple de partage de spectre contextuel selon la présente invention. DESCRIPTION DE L'INVENTION 3059866 Page 2 La Figure 1 montre une vue du partage de spectre selon l'état de l'art. Les utilisateurs primaires sont prioritaires sur les utilisateurs secondaires pour l'utilisation du spectre. Les utilisateurs secondaires possèdent des licences les autorisant à utiliser le spectre sur des 5 fréquences et des zones spécifiques. L'information sur la disponibilité du spectre indique quelle fréquence et quelle bande passante peuvent être utilisées par les utilisateurs secondaires, et sur quelle zones géographiques. Le service de gestion du spectre restreint, autant que nécessaire, le spectre alloué aux utilisateurs secondaires chaque fois que des utilisateurs primaires demandent à être protégés 10 des interférences, sur des fréquences et des zones spécifiques. La Figure 2 montre une vue du partage de spectre contextuel selon la présente invention. Dans cette figure, les utilisateurs licenciés sont connectés au service de gestion contextuelle du spectre. Le service de gestion contextuelle du spectre contrôle l'utilisation du spectre d'un utilisateur donné à partir : 15 - du contexte de cet utilisateur, - des exigences sur l'utilisation du spectre fournies par cet utilisateur, - de la licence de cet utilisateur, - de l'utilisation du spectre des utilisateurs susceptibles d'être interférés par cet utilisateur ou d'interférer sur cet utilisateur. 20 Un utilisateur peut être associé à un unique appareil ou à un contrôleur contrôlant les transmissions d'une multiplicité d'appareils connectés à ce contrôleur. Les appareils mentionnés au travers de la présente invention peuvent consister en des terminaux d'utilisateurs ou en des stations de base radio, et peuvent faire partie d'un réseau cellulaire ou d'un réseau maillé (ou réseau « mesh »). De plus, certains ou la totalité des 25 appareils peuvent être en mesure de communiquer en utilisant la communication d2d (deviceto-device) et/ou d'opérer en tant que relais, afin de fournir la connectivité à d'autres appareils. Le contexte de chaque utilisateur est régulièrement fournit par les utilisateurs du service de gestion contextuelle du spectre, par exemple à intervalles prédéfinis ou chaque fois que des modifications du contexte sont identifiées. Le serveur de gestion contextuelle du spectre peut 30 vérifier que le contexte fournit contient des informations fiables préalablement à l'utilisation de ce contexte. Ceci peut être réalisé par le serveur de gestion contextuelle du spectre, par exemple en réalisant une authentification avec l'utilisateur. De manière alternative, ou complémentaire, le serveur de gestion contextuelle du spectre peut déterminer le contexte des utilisateurs par d'autres moyens. Par exemple, la localisation des 35 appareils associés aux utilisateurs peut être déterminée à l'aide d'un réseau de senseurs détectant les signaux radio émis par ces appareils. Le contexte d'un utilisateur peut consister, par exemple, en tout ou un sous-ensemble de : 3059866 Page 3 la localisation, la vitesse et l'accélération de chaque appareil associé à l'utilisateur, consistant par exemple, pour chaque appareil, en un point représenté par une latitude, une longitude et une altitude, la zone géographique, en deux ou trois dimensions, sur laquelle l'utilisateur est en 5 train d'opérer, consistant par exemple en un polygone, le type de location où l'utilisateur est situé, tel qu'un train, un stade, un champ de bataille, un ou plusieurs types d'applications pour lesquelles l'utilisateur demande du spectre. Les exigences sur l'utilisation du spectre fournies par chaque utilisateur du service de gestion 10 contextuelle du spectre peuvent consister, par exemple, en tout où un sous-ensemble des éléments suivants : - une fréquence requise, - un bande passante requise, - une puissance de transmission maximum requise, 15 - un type d'accès au spectre requis, tel que « partagé » ou « exclusif », - un niveau de protection des interférences requis, sur une zone géographique en deux ou trois dimensions, - une durée pendant laquelle le spectre est requis. Une licence est associée à un ou plusieurs contextes. Pour chaque contexte, une licence 20 spécifie les droits sur l'utilisation du spectre, tels que: - les fréquences autorisées, la bande passante maximum autorisée, la puissance maximale autorisée de transmission, le type d'accès autorisé au spectre tel que « partagé » ou « exclusif », 25 - la priorité de l'utilisateur, la zone géographique, en deux ou trois dimensions, sur laquelle la licence s'applique, la taille de zone maximale, en deux ou trois dimensions, sur laquelle la licence s'applique. Chaque fois que le contexte reçu ou les exigences reçues sur l'utilisation du spectre d'un 30 utilisateur donné sont mises à jour, le service de gestion contextuelle du spectre : - détermine si l'information sur la disponibilité du spectre d'un utilisateur doit être mise à jour, en fonction du contexte actuel de tous les utilisateurs, des conditions de leurs licences, et de leur utilisation actuelle du spectre, 3059866 Page 4 - fournit l'information sur la disponibilité du spectre aux utilisateurs, chaque fois que cette information est mise à jour. L'information sur la disponibilité du spectre peut consister en tout ou un sous-ensemble des informations suivantes: 5 - les fréquences autorisées, la bande passante autorisée, la puissance maximale de transmission autorisée, - le type d'accès au spectre autorisé, tel que « partagé » ou « exclusif », - la zone géographique, en deux ou trois dimensions, sur laquelle cette information sur 10 la disponibilité du spectre s'applique, - la puissance agrégée maximale en tout point hors d'une zone géographique donnée. En mode « partagé », les utilisateurs doivent tenir compte des émissions des autres utilisateurs avant d'émettre. Un exemple de technologie radio applicable pour cet usage est le Wi-Fi. Le mécanisme précis de contrôle de l'accès au médium, permettant d'assurer l'équité entre des 15 utilisateurs accédant au spectre en mode « partagé » avec des priorités identiques ou différentes, est en dehors de la portée de la présente invention. D'un autre côté, en mode "exclusif', les utilisateurs sont autorisés à utiliser intégralement le spectre, sans avoir à tenir compte des émissions des autres utilisateurs. Le LTE est un exemple de technologie radio applicable à cet usage. 20 La Figure 3 montre les détails d'une architecture possible et des opérations réalisées par le service de gestion contextuelle du spectre à la réception des exigences sur l'utilisation du spectre d'un utilisateur. Dans cet exemple d'architecture, un moteur de gestion du spectre est chargé de déterminer l'information sur la disponibilité du spectre. Ce moteur de gestion du spectre est connecté à: 25 une carte d'environnement radio (REM), utilisée pour estimer la propagation radio et identifier les interférences entre utilisateurs, et, une base de données contenant les licences de chaque utilisateur, et, une base de données contenant le contexte de chaque utilisateur. Dans cet exemple, « Utilisateur 2 », situé à la latitude x et à la longitude y, demande une 30 autorisation, pour une durée de 1 heure, de transmettre à une puissance de transmission maximale de 30 dBm, sur la fréquence 2340 MHz. A la réception de cette demande, le moteur de gestion du spectre détermine dans un premier temps les conditions de la licence de « Utilisateur 2 », en fonction du contexte fournit par « Utilisateur 2 ». 3059866 Page 5 Le moteur de gestion du spectre détermine ensuite si la requête de « Utilisateur 2 » peut être satisfaite, à partir du contexte actuel de tous les utilisateurs, des conditions de leurs licences, et de leur utilisation actuelle du spectre. Dans cet exemple, le moteur de gestion du spectre détermine que la puissance maximale de 5 transmission autorisée pour « Utilisateur 2 », étant donné le contexte actuel de tous les utilisateurs et leur utilisation actuelle du spectre, est de 25 dBm. De plus, le moteur de gestion du spectre détermine que la puissance maximale de transmission autorisée pour « Utilisateur 1 » doit être mise à jour à une valeur de 20 dBm. Une raison possible pour cette mise à jour pourrait être que les conditions de licence applicables pour 10 « Utilisateur 1 » indiquent une priorité inférieure à la priorité indiquée dans les conditions de licence applicables de « Utilisateur 2 », et que « Utilisateur 1 » est susceptible de générer des interférences sur « Utilisateur 2 », étant donné sa puissance maximale actuelle de transmission autorisée. Enfin, le moteur de gestion du spectre détermine que la zone de transmission autorisée pour 15 « Utilisateur 3 » doit être mise à jour, et fournit un nouveau polygone (« polygone3 »), par exemple sous la forme d'une liste de coordonnées, correspondant à la zone autorisée de transmission. « Utilisateur 3 » est ensuite responsable de contrôler la puissance de transmission du ou des appareils qui lui sont associés, afin que la puissance de transmission aggrégée de tous ces appareil(s) en tout point au-delà de la zone de transmission autorisée ne 20 dépasse pas le paramètre « puissanceMaxHorsZone ». Les Figure 4, Figure 5 et Figure 6 montrent comment l'information sur la disponibilité du spectre est determinée, au travers de trois exemples différents. Exemples de partage du spectre contextuel La Figure 4 montre un exemple de partage de spectre contextuel conformément à la présente 25 invention. Deux types de licences sont montrés en haut de la Figure 4. Dans cet exemple, chaque appareil est associé à l'une de ces licences. Les utilisateurs possédant une licence de type 1, étiquetée « L1 » ont un accès exclusif au spectre sur 20 MHz lorsqu'ils sont situés à l'intérieur d'un train opérant sur la ligne de train 30 « ligne 1 ». En dehors de la ligne 1, ces utilisateurs sont autorisés à accéder au spectre sur 10 MHz en mode « partagé », n'importe où sur le territoire national. Les utilisateurs possédant une licence de type 2, étiquetée « L2 », sont autorisés à accéder au spectre sur 10 MHz en mode « partagé », n'importe où sur le territoire national. Les triangles sur la figure représentent les appareils des utilisateurs. 35 Un triangle coloré en noir représente un appareil opérant en mode « exclusif ». Un triangle coloré en blanc représente un appareil n'étant pas en cours de fonctionnement. Un triangle coloré en gris représente un appareil opérant en mode « partagé ». 3059866 Page 6 Tous les appareils montrés dans la figure fournissent régulièrement leur contexte au service de gestion contextuelle du spectre. Dans la Figure 4, les appareils de « Utilisateur 4 » et « Utilisateur 5 » sont montrés en blanc car le service de gestion contextuelle du spectre a déterminé, par exemple en utilisant une 5 REM, que ces appareils sont susceptibles d'interférer avec « Utilisateur 3 » dont la priorité est supérieure puisque le contexte #1 de la licence 1 est applicable pour « Utilisateur 3 ». De même, l'appareil de « Utilisateur 9 » est illustré en blanc car le service de gestion contextuelle du spectre a déterminé, par exemple à l'aide d'une REM, que cet utilisateur est susceptible d'interférer avec « Utilisateur 1 » dont la priorité est supérieure puisque les 10 conditions de licences applicables pour « Utilisateur 1 » sont celles correspondant au contexte #1 de la licence 1. En revanche, les Utilisateurs 2, 6, 7 et 8 sont identifiés comme étant suffisamment éloignés de "Utilisateur 3", et sont de ce fait autorisés à accéder au spectre en mode « partagé ». Il est à noter que dans cet exemple, les interférences entre utilisateurs accédant au spectre en 15 mode « exclusif » (tels que « Utilisateur 1 » et « Utilisateur 3 ») ne sont pas évitées par le service de gestion contextuelle du spectre. Un tel cas d'utilisation peut s'appliquer par exemple, lorsque « Utilisateur 1 » et « Utilisateur 3 » appartiennent au même réseau cellulaire. Dans ce cas, le réseau cellulaire est chargé de configurer correctement les appareils de « Utilisateur 1 » et « Utilisateur 3 » afin d'éviter les interférences. 20 Dans une alternative à cet exemple, un intervalle de fréquences, ou un ensemble de fréquences peut être associé à une licence, au lieu d'une fréquence particulière. Dans ce cas, le service de gestion contextuelle du spectre est en mesure de minimiser les interférences entre utilisateurs accédant au spectre en mode « exclusif » (tels que « Utilisateur 1 » et « Utilisateur 3 ») en allouant une fréquence différente aux utilisateurs qui sont susceptibles 25 d'interférer entre eux, à partir par exemple de l'estimation de la propagation radio provenant de la REM. La Figure 5 montre un autre exemple de partage de spectre contextuel selon la présente invention. Dans cet exemple chaque utilisateur est associé à un groupe d'appareils. 30 L'utilisateur 1, associé à deux appareils (étiquetés «Gl »), possède une licence 1 (étiquetée «L1 »). L'utilisateur 2, associé à trois appareils, possède une licence 2. Un triangle coloré en noir illustre un appareil opérant en mode « exclusif ». Un triangle coloré en gris illustre un appareil opérant en mode « partagé ». La ligne en pointillé autour de chaque groupe indique la zone sur laquelle la licence de ce 35 groupe s'applique. Les licences montrées dans cet exemple indiquent que chaque zone doit avoir une taille inférieure à 1 km carré. Le contour de la zone sur laquelle la licence d'un groupe s'applique est calculé en fonction de la localisation des appareils appartenant à ce groupe. La direction, la vitesse et l'accélération des appareils peuvent également être pris en compte pour déterminer la zone optimale sur laquelle la licence s'applique. 3059866 Page 7 Dans cet exemple, les deux zones se chevauchent. Cela signifie que les appareils de l'utilisateur 2 » sont susceptibles d'interférer avec la zone de l'utilisateur 1. Comme la Licence 2 indique une priorité inférieure à la Licence 1 pour la fréquence 250 MHz, cette fréquence ne peut être utilisée par l'utilisateur 2. De ce fait, le service de gestion contextuelle 5 du spectre fournit à l'utilisateur 2 une fréquence alternative (de 320 MHz) et une bande passante (de 20 MHz) autorisées conformément à sa licence. Lorsqu'une licence s'applique sur une zone en trois dimensions, un volume au lieu d'un contour est calculé par le service de gestion contextuelle du spectre, à l'aide de la localisation des appareil(s). 10 La Figure 6 illustre un tel cas d'utilisation. L'avion (associé à « Utilisateur 1 ») est associé à une licence dont les conditions diffèrent selon que l'avion est en vol ou bien a atterri. Le cône indique la zone sur laquelle l'avion est susceptible de se situer et de ce fait doit être protégé des interférences, cette zone étant déterminée à partir de sa trajectoire, sa vitesse et son accélération. Un angle de prédiction peut être utilisé pour élargir la zone de protection en 15 fonction de la précision estimée de prédiction. Dans l'exemple montré dans la Figure 6, le service de gestion contextuelle du spectre a déterminé que « Utilisateur 3 » est susceptible d'interférer avec la zone de protection associée à « Utilisateur 1 ». Comme la licence associée à « Utilisateur 3 » indique une priorité inférieure à celle indiquée dans la licence de « Utilisateur 1 », l'appareil associé à 20 « Utilisateur 3 » n'est pas autorisé à transmettre. REVENDICATIONS1) Une méthode pour allouer dynamiquement du spectre à une pluralité d'utilisateurs licenciés connectés à un service de gestion contextuelle du spectre, caractérisée par : i. la réception par ledit service de gestion contextuelle du spectre, du contexte et des exigences sur l'utilisation du spectre par chaque utilisateur, ii. la détermination, chaque fois que le contexte reçu ou les exigences reçues sur l'utilisation du spectre d'un utilisateur donné sont mises à jour, par ledit service de gestion contextuelle du spectre, du fait que l'information sur la disponibilité du spectre d'un utilisateur doit être mise à jour ou non, en fonction du contexte actuel de tous les utilisateurs, des conditions de leurs licences, et de leur utilisation actuelle du spectre, iii. la transmission, par ledit service de gestion contextuelle du spectre, de l'information sur la disponibilité du spectre aux utilisateurs à chaque fois que cette information est mise à jour. 2) La méthode selon la revendication 1 caractérisée en ce que chaque utilisateur est associé à un unique appareil, ou à un contrôleur contrôlant les transmissions d'une multiplicité d'appareils connectés à ce contrôleur. 3) La méthode selon les revendications 1 à 2 caractérisée en ce que lesdites exigences sur l'utilisation du spectre peuvent consister en tout où un sous-ensemble des éléments suivants : i. une fréquence requise, ii. un bande passante requise, iii. une puissance de transmission maximum requise, iv. un type d'accès au spectre requis, tel que « partagé » ou « exclusif », y. un niveau de protection des interférences requis, sur une zone géographique requise, en deux ou trois dimensions, vi. une durée pendant laquelle le spectre est requis. 4) La méthode selon les revendications 1 à 3 caractérisée en ce que la licence de chaque utilisateur est associée à un ou plusieurs contextes, et dans laquelle pour chaque contexte, cette licence spécifie les droits sur l'utilisation du spectre, consistant en tout ou un sous-ensemble des éléments suivants: i. les fréquences autorisées, ii. la bande passante maximum autorisée, iii. la puissance maximale autorisée de transmission, 3059866 Page 9 tv. le type d'accès autorisé au spectre, tel que "partagé" ou "exclusif', y. la priorité de l'utilisateur, vi. la zone géographique, en deux ou trois dimensions, sur laquelle la licence s'applique, 5 vii. la taille de zone maximale, en deux ou trois dimensions, sur laquelle la licence s'applique. 5) La méthode selon les revendications 1 à 4 caractérisée en ce que le contexte peut consister en tout ou un sous-ensemble des éléments suivants: i. la localisation, la vitesse et l'accélération de chaque appareil associé à 10 l'utilisateur, ii. la zone géographique, en deux ou trois dimensions, sur laquelle l'utilisateur est en train d'opérer, iii. le type d'emplacement où l'utilisateur est situé, iv. un ou plusieurs types d'applications pour lesquelles l'utilisateur demande du 15 spectre. 6) La méthode selon les revendications 1 à 5 caractérisée en ce que l'information sur la disponibilité du spectre peut consister en tout ou un sous-ensemble des éléments suivants: i. les fréquences autorisées, 20 ii. la bande passante autorisée, iii. la puissance maximale de transmission autorisée, iv. le type d'accès au spectre autorisé, tel que « partagé » ou « exclusif », y. la zone géographique, en deux ou trois dimensions, sur laquelle cette information sur la disponibilité du spectre s'applique, 25 vi. la puissance agrégée maximale en tout point hors d'une zone géographique donnée. 7) La méthode selon les revendications 1 à 6 caractérisée en ce que l'information sur la disponibilité du spectre est déterminée à l'aide d'une carte d'environnement radio, utilisée pour estimer la propagation radio et identifier les interférences entre utilisateurs. 30