Brevet FR3085098A1 — publié le 20200221

Procédé de handover et station de base associée. Domaine de l'invention Le domaine de l'invention est celui des communications cellulaires. Plus précisément, l'invention concerne l'accès au canal de transmission d'un réseau d'accès dont les noeuds sont connectés par une liaison filaire à un réseau coeur soit directement pour un seul des noeuds soit via des liaisons non filaires entre les noeuds jusqu'à ce seul noeud. Art antérieur Le réseau d'accès d'un système de télécommunication comprend des noeuds dits stations de base dans un contexte de communications cellulaires. Les spécifications du système LTE-Advanced éditées par le 3GPP précisent l'architecture d'interconnexion entre les stations dc base du réseau d'accès et le réseau coeur dite ossature d'interconnexions (backhaul). La figure 1 illustre de manière schématique cette architecture. Selon le schéma, les stations de base BS sont interconnectées entre elles via une interface dit X2 de type filaire et chaque station de base BS est connectée au réseau coeur UN via une interface dite Si de type filaire. Différents scénarios de communications entre deux terminaux avec déplacement d'un ou des deux terminaux définissent les exigences à respecter par le réseau d'accès pour assurer la continuité des communications malgré la mobilité des terminaux. Pour assurer cette continuité un des mécanismes spécifié est le mécanisme de basculement dit handover. En référence à la figure 2, un mécanisme de handover repose sur l'échange de messages entre la station de base à laquelle est attachée le teminal UE, dite station de base source S-BS, et la station dc base à laquelle le terminal UE doit s'attacher dite station de base cible T-BS. Les messages échangés sont illustrés par la figure 3 en référence à un mécanisme connu de handover spécifié par exemple pour un système LTE Advanced du 3GPP dans les versions 10 (release 10) et suivantes. La station de base source S-BS décide de déclencher un mécanisme de hand-over sur la base de mesures que lui remonte, Meas report, le terminal UE. Les critères de décision sont relatifs à la qualité et/ou au niveau de signal radio des cellules voisines mesurés par le terminal UE. 2 Le déclenchement se traduit par l'envoi par la station de base source S-BS d'un message de requête, HO req, à la station de base cible T-BS via l'interface X2. Cette requête consiste essentiellement à interroger la station de base cible T-BS sur la possibilité de réaliser le handover. 5 La station de base cible T-BS vérifie les ressources disponibles pour transmettre et recevoir les données du terminal UE en cas de handover effectif du terminal UE. Si la station de base cible T-BS accepte le handover, elle répond à la station de base source S-BS par un message d'accord, HO Ack. Ce message d'accord doit comprendre des informations nécessaires à la mise en oeuvre du hand-over : par exemple 10 la configuration des canaux logiques et de transport, et en particulier l'identification de la ressource temps-fréquence pour un accès aléatoire (canal RACH), une nouvelle valeur d'identité C-RNTI, un identifiant de sécurité, éventuellement un préambule dédié. A réception de ce message d'accord, HO Ack, la station de base source S-BS déclenche mie commande de handover. HO command, à destination du terminal UE. 15 Cette commande est typiquement un message RRC, via la voie radio, qui informe (identifiant C-RNTI, ressource temps-fréquence, préambule, etc) le terminal UE de la station de base cible T-BS. En parallèle, la station de base source S-BS transfère à la station de base cible TBS via l'interface X2 des informations de contexte de connexion du terminal UE, UE 20 contcxt transfer, qui comprennent des informations spécifiques (information de sécurité, etc) au terminal relatives à des couches hautes (selon le modèle OSI) pour que la station de base cible puisse recevoir des données provenant du réseau coeur et destinées au terminal. La station de base source S-BS transfère à la station de base cible T-BS via l'interface X2 des données spécifiques du terminal UE, Forward UE payload, que la 25 station de base source S-BS ne lui a pas encore transmise. Dès que le terminal UE reçoit la commande de handover, HO command, il démarre une procédure d'accès aléatoire à la station de base cible T-BS sur le canal RACH. L'accès au canal RACH peut-être effectué avec le préambule dédié s'il a été fourni. A l'issue de ce procédé, le terminal UE est attaché à la station de base cible T-BS 30 qui devient alors la station de base source S-BS si un nouveau hand-over doit ultérieurement intervenir. Lorsque le terminal UE est attaché à la station de base cible TBS, cette dernière informe la station de base source S-BS de la fin du procédé de handover, HO complete. Compte tenu de la multiplication des offres de contenus multimedia et des applications pour y accéder, les besoins en bande passante et débit pour le réseau d'accès restent croissants. Au sein de l'organisme de normalisation 3GPP, des travaux sont en cours pour 5 permettre le déploiement de scénarios avec des exigences en termes de débit, de bande passante que ne peuvent garantir le système dit LTE-Advanced. Une architecture envisagée au sein du 3GPP comprend une ossature d'interconnexions avec des liens sans fil (wircless backhaul) entre les noeuds pour répondre aux besoins de certains scénarios en assurant une flexibilité et en permettant un 10 déploiement dense de cellules sans la nécessité d'une densification proportionnelle des interconnexions. Le système correspondant est dit IAB. Ainsi, dans les systèmes IAB seul un noeud dit noeud donateur est directement connecté au réseau coeur CN via l'interface S1 (wircd interface). Les interconnexions entre les noeuds sont basées sur une transmission radio via une interface sans fil dite X2 15 IAB (wireless interface) comme illustré par la figure 4. Lors du déplacement d'un terminal UE dans un système IAB, une procédure de handover doit pouvoir être mise en oeuvre pour assurer la continuité d'une communication du terminal UE établie via le système IAB. En fonction de la localisation des noeuds IAB et de la configuration de l'ossature 20 d'interconnexions sans fil du système IAB, la station de base source S-BS et la station de base cible T-BS peuvent ne pas être interconnectées par un lien directe sans fil. La figure 5 est un schéma illustrant une telle configuration où la station de base source S-BS et la station de base cible T-BS ne sont pas interconnectées par un lien directe sans fil. La figure 6 est une représentation schématique selon une structure en arbre d'un 25 système 1AB. Lc noeud donneur D-BS est le seul connecté par une connexion filaire au réseau coeur CN. Ce noeud donneur est connecté par une connexion directe sans fil à des noeuds qui sont dits ses noeuds enfants de niveau 2, le noeud donneur définit le niveau 1 et est le noeud parent de ces noeuds de niveau 2. Chacun des noeuds de niveau 2 est lui-même le noeud parent de noeuds de niveau 3 qui lui sont connectés directement par une liaison 30 sans fil, et ainsi de suite. A chaque niveau, un noeud, autre que le noeud donneur, a un noeud parent et un ou plusieurs noeuds enfants sauf les noeuds de niveau le plus bas dits de bordure, de niveau 4 selon l'exemple, qui n'ont qu'un noeud parent et pas de noeud enfant. La représentation d'un lien entre deux noeuds enfants signifie que chacun de ces deux noeuds est dans la couverture radio de l'interface X2 de l'autre. L'absence de lien 4 représenté entre deux noeuds enfants signifie que chacun de ces deux noeuds est hors couverture radio de l'interface X2 de l'autre ce qui est le cas pour les noeuds S-BS et TBS qui correspondent aux noeuds de la figure 5. Par conséquent, lorsque le procédé de handover doit être mis en oeuvre entre deux 5 noeuds dont chacun est hors couverture radio de l'interface X2 de l'autre, les messages ne peuvent pas être échangés directement entre ces deux noeuds via leur interface X2 IAB. Les messages de handover transmis par un des noeuds doivent remonter jusqu'à un premier noeud parent commun dans la structure en arbre avant de pouvoir redescendre jusqu'à l'autre noeud. Selon l'exemple illustré par la figure 6, le premier noeud parent 10 commun est le noeud donneur D-BS. Un tel chemin allonge de manière significative la latence du procédé de handover. La figure 7 reprend les messages de hand-over de la figure 3 dans le cas d'une configuration du système 1AB illustré par les figures 5 et 8. La transmission dos informations de contexte de connexion du tenninal UE, UE context transfer, de la station 15 de base source S-BS à la station de base cible T-BS via l'interface X2 n'apparaît plus sur la figure 7. En effet, selon le mécanisme connu illustré par les figures 2 et 3 los stations de base source S-BS et cible T-BS sont chacune connectée via leur interface Si au réseau coeur CN. Après le handover, le réseau coeur CN délivre los données destinées au terminal UE selon un chemin qui emprunte toujours une interface S1 mais cette interface est 20 différente de celle d'avant le handover. Par conséquent, la station de base source S-BS doit transférer le contexte de connexion du terminal UE à la station de base cible T-BS via l'interface X2. Dans le cas d'une configuration d'un système IAB, le handover intervient entre deux noeuds qui sont dans la dépendance d'un seul noeud donneur puisque ce dernier est 25 unique. Par conséquent, du point de vue du réseau coeur CN ceci signifie que les données destinées au tenninal sont transmises selon un chemin qui empnmte toujours la même interface S1. Ainsi, il n'y a plus besoin de transférer les informations de contexte de connexion du terminal UE de la station de base source S-BS à la station de base cible TBS. 30 La figure 8 est une représentation schématique selon une structure en arbre d'un système IAB avec identification de seulement les liens sans fil entre les noeuds, le réseau coeur n'étant pas représenté. Le système IAB illustré comprend des noeuds sans liaison sans fil directe, noeuds dits de bordure. Un terminal UE est connecté à une station de base source S-BS. Ce tenninal UE est mobile et en mouvement. Selon les mesures radio qu'il 5 remonte à sa station de base source S-BS une des stations du système IAB est identifiée comme station de base cible T-BS. Selon cet exemple, le premier noeud parent commun de la station do base source S-BS et de la station de base cible T-BS est le noeud P3-BS. En effet, le noeud P I -BS est le premier noeud parent de la station de base source S-BS, le 5 noeud P2-BS est le premier noeud parent de la station de base cible T-BS mais ces noeuds P I-BS et P2-BS sont différents. Ces deux noeuds P I-BS et P2-BS ont par contre le même noeud parent P3-BS. La comparaison des figures 3 et 7 permet de constater que le chemin des messages ne s'effectue plus directement entre les stations S-BS et T-BS mais s'effectue 10 par sauts multiples entre les noeuds S-BS et P1-BS, entre les noeuds P1-BS et P3-BS, entre les noeuds P3-BS et P2-BS et entre los noeuds P2-BS et T-BS. Ces sauts multiples allongement significativement le chemin des messages et par conséquent la latence du procédé de handover. Exposé de l'invention 15 L'invention se place dans le contexte d'un système d'accès IAB. Un système d'accès 1AB comprend une ossature d'interconnexions telle qu'une seule liaison d'interconnexion est de type filaire, les autres interconnexions étant de type sans fil. La liaison filaire connecte une seule des stations de base du réseau d'accès au réseau coeur, cette station est dite noeud donneur. Toutes les autres interconnexions sont entre les 20 stations de base du réseau d'accès et sont basées sur des liaisons sans fil. L'invention propose un procédé de handover entre des stations de base d'un système d'accès IAB à un réseau coeur qui ne présente pas l'inconvénient de l'art antérieur. Le procédé de handover comprend : 25 une émission par une station de base dite source du système d'accès à laquelle est attaché un terminal d'une requête de handover à destination d'une station de base dite cible du système d'accès, la requête comprenant un identifiant des respectivement stations de base source et cible et un identifiant du terminal. Les stations de base source et cible étant interconnectées via au moins une station 30 de base dite noeud décideur différente du noeud donneur, le procédé comprend en outre : - une interception de la requête de handover par le noeud décideur, - une émission par le noeud décideur d'un message déterminé d'accord à destination de la station de base source. 6 - une émission d'un message de déclenchement d'un handover à destination de la station de base cible. L'invention repose sur l'identification de stations de base dites décideurs dans la topologie d'interconnexions qui peuvent prendre la décision de handover en lieu et place 5 de la station de base cible et en amont de celle-ci dans la topologie ce qui conduit à une réduction du nombre de sauts multiples constituant le chemin parcouru par les messages de handover. Ainsi, pour une paire de stations de base source et cible qui ne sont pas directement interconnectées, dites stations de bordure, il y a une identification dans la 10 topologie d'une station de base parente commune à ces deux stations de base source et cible. La suppression de sauts multiples du chemin des messages de handover réduit avantageusement la latence du procédé de handover. Selon un mode de réalisation particulier, le procédé comprend en outre une identification par le noeud décideur du message d'accord déterminé en interrogeant mie 15 liste de messages d'accord à partir de l'identifiant de la station de base cible contenu dans la requête de handover. Selon un mode de réalisation particulier, le noeud décideur transfère à la station de base cible des données provenant du réseau coeur, destinées au terminal et non encore transmises à la station de base source. 20 Lorsque la décision de handover est prise i.c l'accord est transmis à la station de base source, le noeud donneur mémorise temporairement les données provenant du réseau coeur via le noeud donneur et destinées au terminal. Après avoir émis le message de déclenchement d'un handover à destination de la station de base cible, le noeud donneur transfère à la station de base cible les données temporairement mémorisées. 25 L'invention a en outre pour objet une station de base dite noeud décideur destinée à mi système d'accès à un réseau coeur comprenant une ossature d'interconnexions selon une structure d'arbre comprenant des liaisons sans fil et une seule liaison filaire, la liaison filaire connectant une seule des stations de base du système d'accès au réseau coeur, cette station étant dite noeud donneur, les interconnexions entre les stations de base du système 30 d'accès étant uniquement basées sur des liaisons sans fil. Ce noeud décideur comprend : une interface de connexion sans fil pour recevoir et transmettre des messages transmis respectivement depuis et vers une autre station de base du système d'accès, une mémoire pour mémoriser la structure en arbre, 7 - une mémoire pour mémoriser une liste de messages d'accord déterminés identifiés respectivement avec des identifiants des stations de base, un processeur pour intercepter une requête de handover reçue sur l'interface de connexion sans fil, émise par une station de base dite source du système d'accès à 5 laquelle est attaché un terminal à destination d'une station de base dite cible du système d'accès, la requête comprenant un identifiant des respectivement stations de base source et cible et un identifiant du terminal, - un processeur pour piloter la mémoire pour émettre via l'interface de connexion sans fil un message déterminé d'accord à destination de la station de base source, 10 - un processeur pour piloter la mémoire pour émettre via l'interface de connexion sans fil un message de déclenchement d'un handover à destination de la station de base cible. Liste des figures D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement 15 à la lecture de la description suivante de modes de réalisation particuliers, donnés à titre de simples exemples illustratifs et non limitatifs, et des dessins annexés, parmi lesquels : la figure 1, déjà commentée en relation avec l'art antérieur, est un schéma illustrant un système d'accès à un réseau coeur CN avec une ossature d'interconnexions filaires, 20 - la figure 2, déjà commentée en relation avec l'art antérieur, est un schéma illustrant un terminal UE en mouvement connecté via le système d'accès de la figure 1, la figure 3, déjà commentée en relation avec l'art antérieur, est un schéma des messages échangés pour le handover du terminal UE entre la station de base 25 source S-BS et la station de base cible T-BS, la figure 4, déjà commentée en relation avec l'art antérieur, est un schéma illustrant un système d'accès 1AB à un réseau coeur CN avec une ossature d'interconnexions sans fil et filaire, la figure 5, déjà commentée en relation avec l'art antérieur, est un schéma 30 représentant un terminal UE en mouvement entre une station de base source S-BS et une station de base cible T-BS du système d'accès IAB de la figure 3, les deux stations source S-BS et cible T-BS n'étant pas directement interconnectées par une liaison sans fil, la figure 6, déjà commentée en relation avec l'art antérieur, est un schéma de la 8 structure en arbre d'un système d'accès IAB avec identification du lien filaire entre le noeud donneur D-BS et le réseau coeur CN et des liens sans fil entre tous les noeuds, la figure 7, déjà commentée en relation avec l'art antérieur, est un schéma des 5 messages échangés pour le handover du terminal UE entre la station de base source S-BS et la station de base cible T-BS du système IAB dont la structure en arbre est celle de la figure 8, la figure 8, déjà commentée en relation avec l'art antérieur, illustre la structure en arbre d'un système d'accès 1AB avec identification uniquement des liens sans fil 10 entre tous les noeuds et des stations de base source S-BS et cible T-BS d'un terminal UE en mouvement, la figure 9 est un schéma des messages échangés pour le handover du terminal UE entre la station de base source S-BS et la station de base cible T-BS du système IAB dont la structure en arbre est celle de la figure 8, selon l'invention, 15 la figure 10 est le schéma de la figure 9 à laquelle a été rajoutée des croix signifiants la suppression de certains sauts, la figure 11 est un schéma d'une structure simplifiée d'une station de base décideur pour la mise en oeuvre de certaines étapes du procédé de handover selon I 'invention . 20 Description d'un mode de réalisation de l'invention La structure en arbre d'un système 1AB est illustrée par les figures 6 et 8 déjà décrites. Le système d'accès IAB comprend une ossature d'interconnexions selon une structure d'arbre constituée de liaisons sans fil et d'une seule liaison filaire. La liaison filaire connecte une seule des stations de base dite noeud donneur D-BS du système 25 d'accès au réseau coeur. Lcs interconnexions entre les stations de base du système d'accès sont uniquement basées sur des liaisons sans fil. Selon l'invention tous les noeuds du système d'accès IAB connaissent la topologie du système lAB i.c. ils connaissent la structure en arbre et l'identifiant de chacun des noeuds de cette structure. Selon l'invention, les noeuds de bordure sont 30 identifiés et connus. Un noeud parent commun à des noeuds d'un ou plusieurs niveaux inférieurs qui ne sont pas directement interconnectés par une liaison sans fil (noeuds de bordure) peut jouer le rôle d'un noeud décideur. Tous les noeuds parents qui peuvent être dos noeuds décideurs mémorisent ou ont accès à un espace mémoire où sont mémorisés 9 des messages d'accord de handover chacun spécifique à une station de base cible correspondant à l'identifiant de la station de base cible. Certaines ressources plus particulièrement des noeuds de bordure doivent être réservées à la mise en oeuvre du handover ; elles ne peuvent être utilisées à d'autre fin. 5 Ces ressources comprennent des ressources temps-fréquence pour le canal RACH, éventuellement un préambule dédié pour l'accès au canal RACH et un identifiant CRNTI. La topologie étant connue de chacun des noeuds, chaque noeud parent mémorise au moins les informations de contexte de connexion, UE context, des utilisateurs couverts par ses descendants de bordure i.e. station de base de bordure (l'utilisateur est dans la 10 portée d'une station de bordure et est connecté à cette station). La figure 9 illustre un procédé de handover selon l'invention dans le contexte d'un système 1AB illustré par la figure 8. Lc procédé 1 de handovcr selon l'invention sc déroule entre des stations de base du système d'accès IAB. Le procédé comprend : 15 - une émission par une station de base dite source S-BS du système d'accès à laquelle est attaché un terminal UE d'une requête de handover, HO reg, à destination d'une station de base dite cible T-BS du système d'accès. De manière connue, cette requête est déclenchée en fonction de mesures, Meas report, remontées par le terminal UE. 20 La requête de handover, HO reg, comprend un identifiant des respectivement stations de base source et cible et un identifiant du terminal. Lorsque les stations de base source S-BS et cible T-BS ne sont pas directement interconnectées par une liaison sans fil mais sont interconnectées via au moins une station de base dite noeud décideur différente du noeud donneur, le procédé comprend : 25 - une interception de la requête de handover, HO reg, par le noeud décideur P3-BS. Dans la structure en arbre, le noeud décideur P3-BS est le premier noeud parent commun aux deux stations de base source et cible. Aucun ou au moins un niveau peut séparer le noeud décideur des stations de base source et cible. Le nombre de niveaux entre le noeud décideur et la station de base source peut être différent du nombre de niveaux 30 entre le noeud décideur et la station de base cible. Un noeud parent de la station de base source qui n'est pas un noeud parent de la station de base cible transmet la requête de handover à un niveau supérieur i.e. vers le noeud décideur. A partir de la connaissance de la structure en arbre et de la connaissance de l'identifiant de la station de base cible contenu dans la requête de handover reçue, le noeud détermine s'il est le noeud décideur. 10 S'il est le noeud décideur, il intercepte la requête de handover i.e. il ne la transmet pas vers aucun autre noeud. Ainsi, la requête est traitée par le noeud décideur P3-BS et il n'y a pas besoin d'attendre que cette requête soit transmise jusqu'à la station de base cible pour qu'elle soit acquittée. 5 Le procédé comprend en outre - une émission par le noeud décideur P3-BS d'un message d'accord, HO Ack, déterminé à destination de la station de base source S-BS. Lc noeud décideur P3-BS identifie le message d'accord déterminé en interrogeant la liste des messages d'accord à partir de l'identifiant de la station de base cible contenu 10 dans la requête de handover, HO req. Le procédé comprend en outre : - une émission d'un message, HO trigger, de déclenchement d'un handover à destination de la station de base cible T-BS. Ainsi, le noeud décideur P3-BS a décidé en place de la station de base cible T-BS 15 sur le handover. La latence du procédé est au moins réduite de la suppression des sauts entre le noeud décideur et la station de base cible dans un sens pour la requête de handover et dans l'autre sens pour le message d'accord comme illustré par la figure 10. Les sauts supprimés sont identifiés par une croix. Selon un mécanisme similaire au procédé de l'art antérieur, le noeud décideur 20 suspend l'envoie des données vers le terminal UE et les mémorise temporairement dès qu'il a reçu la requête de handover. Après avoir émis le message de déclenchement du handover à destination de la station de base cible, le noeud décideur peut transmettre à la station de base cible les données, payload, temporairement mémorisées. La structure simplifiée d'une station de base décideur participant à la mise en 25 oeuvre d'un procédé de handover selon les modes de réalisation décrits ci-dessus est décrite ci-après et illustrée par la figure 11. Une telle station de base P3-BS comprend une interface X2 1AB de connexion sans fil, une mémoire Mcm comprenant une mémoire tampon, un processeur ttP piloté par un programme d'ordinateur Pg mettant en oeuvre des étapes du procédé de handover 30 selon l'invention. La mémoire Mem mémorise la structure en arbre de la topologie du système d'accès 1AB à laquelle est destinée la station de base P3-BS. La mémoire Mcm mémorise en outre une liste de messages d'accord déterminés identifiés respectivement avec des identifiants des stations de base du système d'accès IAB L'interface X2 IAB de connexion sans fil permet de recevoir des messages transmis depuis une autre station de base du système d'accès et de transmettre des messages vers une autre station de base du système d'accès. 5 A l'initialisation, les instructions de code du programme d'ordinateur Pg sont par exemple chargées dans la mémoire tampon avant d'être exécutées par le processeur ID. Le processeur i.L.P intercepte une requête de handover reçue sur l'interface de connexion sans fil X2 1AB. Cette requête est émise par une station de base dite source du système d'accès à laquelle est attaché un terminal et est destinée à une station de base dite 10 cible du système d'accès. La requête comprend un identifiant des respectivement stations de base source et cible et un identifiant du terminal. Le processeur pP met en oeuvre certaines des étapes du procédé de handover décrit précédemment, selon les instructions du programme d'ordinateur Pg. A cette fin, le processeur pP pilote la mémoire Mem pour émettre via l'interface 15 de connexion sans fil X2 IAB un message déterminé d'accord à destination de la station de base source. Le processeur RF' pilote en outre la mémoire Mcm pour émettre via l'interface de connexion sans fil X2 1AB un message de déclenchement d'un handover destination de la station de base cible. 20 11 12