Brevet FR3076157A1 — publié le 20190628

PROCEDE POUR GENERER DES CONFIGURATIONS DE RESEAUX ET LES RESEAUX ASSOCIES L'invention concerne un procédé pour générer des configurations 5 de réseaux radio et les réseaux radio associés. Les réseaux radio sont définis comme étant des ensembles de radios qui partagent un ensemble de paramètres physiques, tels que les fréquences de fonctionnement, les adresses internet IP, etc., ces paramètres leur permettant de communiquer entre elles. Les paramètres de topologie ainsi générés seront par exemple 10 chargés au niveau de chacun des postes radios afin d'optimiser le nombre de radios utilisées pour des services souhaités, le nombre de fréquences, etc. L'invention s'applique dans le cadre de réseaux radio qui sont susceptibles de prendre en compte des nouvelles formes d'onde et de 15 nouvelles radios qui n'étaient pas nécessairement programmées à la spécification du système. Les paramètres d'un réseau radio sont initialisés en tenant compte des caractéristiques des formes d'onde et des caractéristiques des équipements connus lors de la phase de démarrage. 20 L'art antérieur décrit différentes méthodes permettant de planifier des réseaux radio en fonction des applications demandées. Par exemple, il est connu de définir préalablement au démarrage d'une mission les règles permettant de calculer les réseaux et de coder ces règles dans une application et, en utilisant une fonction de transfert ayant 25 connaissance des capacités des formes d'onde, de définir une topologie de réseau. Malgré les avantages qu'elle procure, cette méthode présente les inconvénients suivants : - Elle induit des coûts importants de prise en charge des formes d'onde, - Pour générer de nouvelles règles, la structure de la fonction de 30 transfert doit être connue, 2 - Elle est faiblement évolutive, la structure de la fonction de transfert ne permettant pas une prise en charge de la forme d'onde ou d'équipements sans que le développeur du module d'extension, ou plugin forme d'onde, ne soit conduit à modifier la fonction de transfert, ou encore que le développeur du plugin ne puisse avoir accès aux spécifications de la forme d'onde, - Elle ne permet que difficilement de prendre en compte des fichiers de personnalisation propre à un client utilisateur, - Elle repose sur un développement spécifique ne bénéficiant pas de l'utilisation d'une base reconnue et nécessite des coûts de formation et de maintenance croissants. Le procédé selon l'invention utilise la technique de programmation par contraintes qui est bien connue de l'homme du métier et ne sera pas détaillée afin de définir des configurations de réseaux radio et les réseaux radio associés. L'invention concerne un procédé pour définir une topologie de réseaux utilisant plusieurs postes radios, lesdits postes radios communicant via un canal de communication, caractérisé en ce que l'on définit des besoins en communication, chaque forme d'onde transmet ses contraintes via une interface, lesdites contraintes sont transformées en valeurs numériques et transmises à un solveur de contraintes implémenté sur un processeur, ledit solveur de contraintes parcourt un arbre de solutions afin de définir un ensemble de postes radios satisfaisant les besoins en communication et des paramètres de fonctionnement pour chacun desdits postes, lesdits paramètres de fonctionnement étant transmis vers les postes radios afin de permettre leur programmation. Le procédé prend par exemple en compte les besoins en communication, la capacité pour chacun des postes radios du réseau, lesdites valeurs étant transformées en valeurs numériques, ledit solveur parcourant un arbre de solution en termes de réseaux d'allocation de postes 3 et s'arrête dès qu'une solution satisfaisant les contraintes données est trouvée. Le procédé peut aussi comporter les étapes suivantes : R représentant l'ensemble des radios disponibles, F l'ensemble des formes 5 d'ondes disponibles, S f l'ensemble des services pour une forme d'onde, soit X l'ensemble des variables des problèmes, contenant les services susceptibles d'être activés pour une radio r, avec xr,s e X, correspondant à l'activation d'un service s d'une radio r et un service est lié à une unique forme d'onde f, 10 On segmente l'ensemble des variables X sur l'ensemble des formes d'onde de la manière suivante : X -- U Xf, , f EF Sur réception d'une nouvelle forme d'onde à prendre en compte, l'ensemble X s'exprime de la manière suivante : X=X, LJUX, ' nouvelle ' - f EF 15 On prend en compte Pf"-f le maximum de radios par forme d'onde, s'exprimant sous la forme l'ensemble de e{U,R,sEsfx,,, I xr,s # 0} Pr'f , Sf services pour une forme d'onde. On prend en compte le nombre maximum de radios par réseau Vd eD'# { -UreR,seSfXr>s I Xr,s = d}p_.5_ fmax,s , 20 Soit Rco, l'ensemble des radios devant communiquer ensemble, on utilise la relation: Vil, r2 e Rc01,3f e F, as e Sf I x,i, = xr2' Le solveur utilise ces relations et génère la topologie de réseau de la manière suivante: 25 Si 3ror2 E R 1 Vf E F,Vs e Spbx,,, E R, ;1,s = Xr2,s , alors ces deux radios interviennent au sein du même réseau avec le service s, 4 Si Vf e F, Vs E Sf,Vr E R,VXr,s E X f , Xr,s = , le service n'est pas mis en oeuvre. Si 3r ER Vf eF,Vs eSf,Vxr e R,Xrs = O, la radio r ne sera pas utilisée. Selon une variante de réalisation, le solveur de contraintes 5 parcourt l'arbre de solution pendant un intervalle de temps limité. Selon une autre variante de réalisation, le procédé prend en compte des fichiers de personnalisation permettant de prendre en charge une préférence pour des domaines de fréquence de fonctionnement, par exemple très haute fréquence ou ultra haute fréquence. 10 L'invention concerne aussi un système permettant de générer un réseau comportant plusieurs stations radios configurées en utilisant les paramètres de fonctionnement obtenus par la mise en oeuvre du procédé selon l'invention. Le système comporte par exemple un dispositif décentralisé 15 comprenant un processeur programmé pour exécuter les étapes du procédé selon l'invention, l'exécution d'un solveur de contraintes implémenté sur ledit processeur prenant en entrée un ensemble de données, une base de données se présentant sous la forme d'une matrice exprimant les besoins en communication, les lignes de la matrice représentant les interfaces des 20 radios et les colonnes des services disponibles pour l'ensemble des radios du système, une radio comprenant des moyens de communication et une interface apte à recevoir les paramètres de configuration en fonction des paramètres générés par le dispositif décentralisé. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention 25 apparaîtront mieux à la lecture de la description d'exemples de réalisation annexée des figures qui représentent - La figure 1, un exemple d'architecture du système selon l'invention, - La figure 2, un organigramme illustrant les étapes du procédé. L'objectif du procédé selon l'invention est de générer des 30 configurations de réseaux radios, comportant la programmation des radios 5 ou postes radios qui seront retenues pour satisfaire des besoins en communication. Pour cela, le procédé selon l'invention présente un nouvel outil qui prend en compte des listes hiérarchisées de radios, ainsi que des besoins en communications entre diverses radios. Les besoins en 5 communication sont, par exemple, la communication de la voix, la communication de données vidéo, le transfert de données, etc. A partir de ces besoins en communication et des capacités des radios qui dépendent de leur type et du protocole de données utilisées, dénommé forme d'onde, le procédé va déduire la topologie du réseau et ses paramètres (i.e., adresses 10 IP, débit de données, tables de routage,...). Ces données seront ensuite transmises aux différentes radios afin de les programmer et satisfaire les besoins en communication exprimés ou toute autre contrainte. La transmission des paramètres permettant de programmer les postes radios peut se faire, en utilisant des liens de communications sans fil, ou en utilisant 15 tout autre support matériel pouvant stocker les paramètres d'initialisation et de programmation du fonctionnement de radios. L'intégration d'une nouvelle forme d'onde peut se traduire par l'ajout d'un ou de plusieurs services au niveau d'une ou de plusieurs radios constituant un réseau. 20 Le système selon l'invention illustré à la figure 1 comporte plusieurs radios 10i=101, 102, 103, présentant chacune leurs propres caractéristiques de fonctionnement et un dispositif décentralisé 20 programmé pour exécuter les étapes du procédé selon l'invention. Le dispositif décentralisé ou dispositif maître 20 comprend par 25 exemple une interface de communication 21, un processeur 22 programmé pour exécuter les étapes du procédé selon l'invention, notamment l'exécution d'un solveur de contraintes qui prend en compte des données, une base de données 23 se présentant sous la forme d'une matrice exprimant les besoins en communication dont les lignes représentent les interfaces des radios et 30 les colonnes les services disponibles par exemple pour toutes les radios du système. De cette façon, il est possible pour chaque radio 10i de retrouver 6 les autres radios de son unité en adoptant une représentation arborescente. Par exemple, étant données une première radio à une interface et une deuxième radio à trois interfaces ayant respectivement trois et deux services, il y aura donc, [interface*services], (1*3 + (3*(2+1)) variables répertoriées 5 dans une matrice de taille quatrelrois. Une radio 10i comprend des moyens de communication 11i connus de l'homme du métier, une interface 12i apte à recevoir les paramètres pour une reconfiguration en fonction des paramètres générés par le contrôleur ou manager. Au sein du réseau, les radios communiquent entre 10 elles en utilisant un canal de communication. Pour mieux illustrer le problème technique résolu par l'invention, si deux radios doivent communiquer deux à deux, alors au moins une interface de chaque radio doit être affectée au même réseau via le même service. Chaque couple de radios devant échanger se voit affecter cette contrainte 15 pour chacun de ses services sur toutes les interfaces. Toutes les interfaces radios affectées au même réseau doivent utiliser le même service. Une autre contrainte peut être la taille maximale des réseaux à respecter. Cette capacité limite est une donnée liée au service utilisé. La figure 2 illustre les étapes du procédé selon l'invention. 20 L'expression du besoin en termes de communications est connue à l'initialisation du procédé, 31. Chaque forme d'onde et chaque équipement ou station fournit, 32, via une interface API standard, les contraintes inhérentes aux capacités des stations, par exemple, poste bi-voies ou monovoie, forme d'onde capable de traiter de la voix et de la donnée 25 simultanément. De manière optionnelle, il est possible de prendre en compte des fichiers de personnalisation permettant de prendre en charge une préférence entre différentes solutions. Ces préférences seront adaptées en fonction de chaque utilisateur. Les contraintes sont ensuite formalisées, 33, comme il va être 30 détaillé ci-après, pour être remplacées par des valeurs numériques, seules à même d'être fournies en entrée du solveur de contraintes. Celui-ci parcourt 7 l'arbre de solution en termes de réseaux et d'allocation de postes et s'arrête dès qu'une solution de configuration de réseau satisfaisant les contraintes est trouvée, 34. Les paramètres seront transmis aux postes radios qui sont retenus afin de les programmer et permettre de respecter les contraintes de 5 communication définis pour une application donnée. Dans le cas contraire, 35, il continue la recherche de paramètres permettant la définition de réseaux satisfaisant les contraintes. L'arrêt du parcours de l'arbre de solution peut aussi être défini par un temps maximal imposé. Nous allons décrire maintenant un exemple permettant d'affecter 10 des radios à des services fournis par les formes d'ondes, afin de satisfaire des besoins en communications. L'intégration d'une nouvelle forme d'onde passera par l'ajout d'un ou de plusieurs services. L'exemple donné à titre illustratif et nullement limitatif concerne une radio ayant un seul accès au canal de communication. L'activation d'un 15 service s d'une radio r s'exprime par une variable xr,s e X, avec X l'ensemble de variables des problèmes. Un service est lié à une unique forme d'onde f. Soit R représentant l'ensemble des radios disponibles, F l'ensemble des formes d'ondes disponibles, S f l'ensemble des services pour une forme d'onde f. Quelque soit une radio r appartenant à l'ensemble R, 20 une forme d'onde appartenant à l'ensemble des formes d'ondes et un service appartenant à l'ensemble Sr, le solveur va déduire qu'il existe ou non une solution, modélisée par les variables de X. De ces données peuvent être déduites les configurations radios de cette solution. Le procédé met en oeuvre un solveur par contraintes afin de 25 générer des configurations de réseaux selon des étapes détaillées ci-après. Le procédé segmente l'ensemble des variables X sur l'ensemble des formes d'ondes de la manière suivante X = U Xf - f EF Lors de la réception d'une nouvelle forme d'onde à prendre en compte, l'ensemble X s'exprime de la manière suivante : 30 X=X, vUX, nouvelle f eF 8 Ce qui se traduit par l'union de l'ensemble des variables pour une nouvelle forme d'onde avec l'ensemble des variables associées aux formes d'ondes disponibles. Ainsi, en considérant #R le nombre de radios dans un 5 déploiement donné, # S le nombre de services associés à ce déploiement, le nombre total de variables contenues dans la matrice précitée est égal à #Rx#S . Ces variables seront prises en compte par le processeur du dispositif gestionnaire du réseau afin de définir les paramètres des radios qui vont être utilisées pour satisfaire les besoins de communication, une 10 configuration optimale du réseau. Le domaine des variables est un sous ensemble de N+ et correspond aux réseaux possibles pour un service donné. Un service d'une radio non attribuable à cette radio se voit attribuer un domaine réduit au singleton {0}, ce qui correspond au fait que cette variable est hors de 15 résolution, Vr e R,Vf e F, Vs eSpx,,, E D5, avec Ds le domaine des services. Tous les services n'ont pas les mêmes capacités. A un service est associée une capacité qui est connue à l'initialisation. Si un service s a un nombre limité de participants Pm ax et un nombre minimum de participants 20 par réseau r, Prn;,`«in , le cardinal des domaines représentant ce service doit être p max égal à pst7isin . pmax Vf e F, Vs e Sp# D, r Irsin De plus, on considère que l'intersection des domaines de variables correspondant à deux services différents est vide : 25 Vf e F, Vsi, s2 , Dsi nDs2 = 0 Le procédé va modéliser les contraintes selon des étapes détaillées ci-après. 9 On considère la prise en compte du maximum de participants par forme d'onde. Il faut s'assurer que le nombre de variables ayant des valeurs rattachées aux domaines de la forme d'onde soit inférieur au paramètre associé de la forme d'onde. D'un point de vue programmation par 5 contraintes, les contraintes de comptage et arithmétique seront utilisées. L'objectif est de compter pour chaque valeur possible du domaine (rattachée à une forme d'onde), combien de variables obtiennent une de ces valeurs. Une fois cette donnée connue, l'inéquation sera satisfaite par une contrainte arithmétique. Formellement, cela s'exprime de la manière suivante : soit f 10 une forme d'onde, Sf son ensemble de services et Pfmax-f le nombre maximum de participants pour une forme d'onde f, # {URS Xrs I Xr 0} REVENDICATIONS1 - Procédé pour définir une topologie de réseaux utilisant plusieurs postes radios, lesdits postes radios communicant via un canal de communication, 5 caractérisé en ce que l'on définit des besoins en communication (31), chaque forme d'onde transmet ses contraintes via une interface (32), lesdites contraintes sont transformées en valeurs numériques et transmises à un solveur de contraintes implémenté au niveau d'un processeur, ledit solveur de contraintes parcourt un arbre de solutions afin de définir un ensemble de 10 postes radios satisfaisant les besoins en communication et des paramètres de fonctionnement pour chacun desdits postes, lesdits paramètres de fonctionnement étant transmis vers les postes radios afin de permettre la programmation desdits postes. 15 2 - Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il prend en compte les besoins en communication, la capacité pour chacun des postes radios du réseau, lesdites valeurs étant transformées en valeurs numériques, ledit solveur parcourant un arbre de solution en termes de réseaux d'allocation de postes et s'arrête dès qu'une solution satisfaisant les contraintes données 20 est trouvée. 3 - Procédé selon la revendication 2 caractérisé en ce qu'il comporte au moins les étapes suivantes : R représentant l'ensemble des radios disponibles, F l'ensemble des formes 25 d'ondes disponibles, S f l'ensemble des services pour une forme d'onde, soit X l'ensemble des variables des problèmes, contenant les services susceptibles d'être activés pour une radio r, avec xr,s e X, correspondant à l'activation d'un service s d'une radio r et un service est lié à une unique forme d'onde f, 20 on segmente l'ensemble des variables X sur l'ensemble des formes d'ondes de la manière suivante : X = U Xf , f EF sur réception d'une nouvelle forme d'onde à prendre en compte, l'ensemble X s'exprime de la manière suivante : X=X,uUX " nouvelle f EF On prend en compte Pfmaef le maximum de radios par forme d'onde, s'exprimant sous la forme # {UrER xrina x #0} 4 - Procédé selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que le solveur de contraintes parcourt l'arbre de solution pendant un intervalle de temps limité. 25 5 - Procédé selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il prend en compte des fichiers de personnalisation permettant de prendre 21 en charge une préférence pour des domaines de fréquence de fonctionnement, par exemple très haute fréquence ou ultra haute fréquence. 6 - Système permettant de générer un réseau comportant plusieurs stations 5 radios configurées en utilisant les paramètres de fonctionnement obtenus par la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 1 à 5. 7 - Système selon la revendication 6 caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif décentralisé comprenant un processeur (22) programmé pour 10 exécuter les étapes du procédé selon l'invention, l'exécution d'un solveur de contraintes implémenté sur le processeur prenant en entrée un ensemble de données, une base de données (23) se présentant sous la forme d'une matrice exprimant les besoins en communication, les lignes de la matrice représentant les interfaces des radios et les colonnes des services disponibles pour l'ensemble des radios du système, une radio comprenant des moyens de communication (11i) et une interface (121) apte à recevoir les paramètres de configuration en fonction des paramètres générés par le dispositif décentralisé.20