Brevet FR3091453A1 — publié le 20200703

Description Titre de l'invention : Etablissement d'une liaison d'échange de données sous protocole IP entre des stations de base de structures mobiles avec partage de la bande de fréquence en sous-bandes de fréquences [0001] La présente invention concerne de manière générale les systèmes de radiocommu- nications avec les mobiles, basés par exemple sur la technologie cellulaire LTE. En particulier, elle concerne l'établissement de liaisons de transport de données entre des stations de base implantées sur des structures mobiles avec partage de la bande de fréquence en sous-bandes de fréquences respectivement associées auxdites stations de base. Technique antérieure [0002] Les réseaux de télécommunication avec les mobiles, comme les réseaux cellulaires selon la norme LTE (« Long Terni Evolution ») définie par le consortium 3GPP et son évolution LTE-A (« Advanced LTE »), permettent d'établir des communications à haut débit entre des terminaux mobiles, avec une faible latence et une tolérance élevée aux déplacements relatifs des différentes entités mobiles qui forment le réseau. L'architecture de ces réseaux repose généralement sur un ensemble de stations de base, appelées eNodeB (de l'anglais « evolved Node B ») dans la norme LTE, qui sont des noeuds de réseau fixes généralement reliés par liaison filaire formant la partie radio du réseau, appelée eUTRAN dans la norme LTE. Ces stations de bases établissent des communications sans fil avec des terminaux mobiles, appelés UEs (de l'anglais « User Equipements ») dans la norme LTE, via une interface radio spécifique, appelée interface Uu dans la norme LTE. La partie radio d'un réseau LTE se compose des eNodeB, d'antennes locales ou distantes, de liaisons en fibres optiques vers les antennes distantes (par exemple des liens de type CPRI pour « Common Public Radio Interface » en terminologie anglosaxonne) et des liaisons IP (« Internet Protocol ») reliant les eNodeB entre eux (interface X2) et avec le coeur de réseau (interface Si). [0003] La norme LTE est compatible avec le concept de cellule mobile, suivant lequel une station de base peut elle-même être mobile, comme étant installée dans une structure mobile (par exemple un véhicule de pompiers, ou un véhicule de type « command-car » des forces de sécurité, par exemple), afin de pouvoir projeter en tout lieu d'un ten-itoire une cellule LTE capable de servir un groupe de terminaux mobiles LTE utilisés par les agents des forces de police, des pompiers, etc. [0004] Les échanges de données inter-stations de base ou inter-UEs qui ont lieu au sein du réseau doivent nécessairement passer par le coeur du réseau, appelé EPC (de l'anglais 2 « Evolved Parket Coït' »). Autrement dit, les stations de base et les UEs du réseau ne peuvent pas communiquer directement entre elles, mais uniquement par l'intermédiaire des interfaces LTE, via le EPC. Ces interfaces comprennent notamment l'interface LTE-Uu pour les communications cellulaires entre les UEs et les eNodeBs, l'interface LTE-Un pour les échanges entre les eNodeBs et les relais (le cas échéant), et l'interface LTE-S1 pour les échanges de données entre les stations de base et le EPC. [0005] Dans certains cas, toutefois, il peut être souhaitable d'établir une liaison de commu- nication entre deux équipements donnés du réseau sans passer par le coeur de réseau, notamment si le lien entre une station de base et le coeur du réseau est perdu ou non fonctionnel. Un cas d'usage typique est par exemple celui des forces de sécurité et de secours (police, pompiers, ambulances, etc.) qui doivent pouvoir collaborer et communiquer entre elles suite par exemple à une catastrophe naturelle, comme un tremblement de terre ou un raz de marée ayant pour conséquence immédiate la mise hors service des installations de communication à terre qui participent au réseau de communication. Il existe donc le besoin d'une solution permettant de mettre en place des liaisons d'échange de données sous protocole IP entre des stations pour pallier la défaillance du réseau standard et/ou des équipements du coeur de réseau. [0006] En résumé, notamment niais pas uniquement dans le contexte évoqué ci-dessus, il peut être utile pour des applications spécifiques d'établir des liaisons de communication de type backhaul entre plusieurs structures mobiles, afin de rendre les échanges de données entre ces structures mobiles autonomes par rapport au reste du réseau LTE standard. [0007] Le brevet français FR3033121 divulgue une station de base comprenant un module d'interface radio adapté pour émettre et recevoir des données radiofréquences, et un bloc pilote adapté pour établir une liaison de communication et communiquer sur ladite liaison avec au moins un premier terminal d'utilisateur conformément à un protocole radio comprenant une section de protocole radio propre aux stations de base et une section de protocole radio propre aux terminaux d'utilisateurs, en utilisant ledit module d'interface radio. La station de base est caractérisée en ce qu'elle comprend en outre une unité de gestion configurée pour créer une pluralité de terminaux d'utilisateurs virtuels qui sont adaptés pour communiquer conformément audit protocole radio avec des stations de base voisines de ladite station de base, en utilisant ledit module d'interface radio. De telles stations de base implémentées dans des structures mobiles comme des navires, permettent de créer un réseau de transport de données de type backhaul entre les structures mobiles, qui peut présenter une topologie maillée. Ce réseau de backhaul maillé permet de transmettre directement entre stations de base des données selon par exemple le protocole de l'interface LTE-Uu pour des stations de base LTE (i.e., des eNodeBs). 3 100081 Dans un tel système, toutefois, lorsqu'une station de base communique avec un terminal virtuel associé à une station de base voisine, elle le fait sur la même bande de fréquence que celle qu'elle utilise déjà pour communiquer avec les terminaux mobiles présents dans sa cellule mobile. Dit autrement, les différentes stations de base qui sont reliées entre-elles au sein du réseau de backhaul maillé ainsi formé, utilisent le même spectre de fréquence pour échanger des données entre elles que le spectre de fréquence utilisé pour des communications cellulaires avec les terminaux mobiles dans leur cellule mobile respective. En outre, ces communications cellulaires se font toutes par l'intermédiaire de modules d'interface radio eux aussi identiques, à savoir l'interface LTE-Uu et l'interface LTE-Un (qui est une interface dédiée aux relais, le cas échéant). [0009] De cc fait, les risques d'interférences entre liens radio sont élevés. En effet, le fonc- tionnement des communications cellulaires avec des terminaux mobiles d'utilisateurs au sein de la cellule associée à une première structure mobile donnée peut être perturbé par les liens radio de type backhaul établis entre des terminaux virtuels associés à la station de base qui couvre cette cellule mobile, d'une part, et une station de base appartenant à une autre structure mobile, d'autre part. [0010] En outre, la transmission de signaux de signalisation préalable à l'établissement d'un lien radio de type backhaul entre un terminal virtuel d'une première structure mobile et la station de base d'une seconde structure mobile peut être perturbée par les signaux émis par les terminaux mobiles présents dans la cellule de la station de base de la seconde structure mobile. Dans ce cas, les détecteurs de la station de base de la seconde structure peuvent en effet être éblouis par les signaux associés aux communications cellulaires internes à cette cellule et le cas échéant ils ne peuvent par détecter correctement un signal de signalisation du type PSS (de « Pritnary Synchro- nization Signal ») ou de type SSS (de l'anglais « Secondan, Synchronization Signal ») en provenance d'un terminal mobile virtuel de la première structure mobile. [Problème technique] [0011] L'invention a pour but de remédier aux inconvénients de l'art antérieur. En par- ticulier, l'invention a pour but de proposer un procédé d'établissement d'une liaison de transport de données sous protocole IP entre au moins deux structures mobiles, ledit procédé étant capable d'établir un réseau de type backhaul permettant une cornrnunication sous protocole IP pour relier les applications et services IP des structures mobiles. En outre, ce procédé doit permettre la mise en place rapide de la liaison avec un risque réduit d'interférence et cela malgré la mise en communication de plusieurs structures mobiles. [0012] L'invention a en outre pour but de proposer une station de base capable d'établir une liaison de transport de données sous protocole IP entre au moins deux structures mobiles, ladite liaison permettant un réseau de type backhaul pour une communication sous protocole IP permettant de relier les applications et services IP des structures mobiles. [Brève description de l'invention] 100131 L'invention propose une solution visant à pallier les inconvénients de l'art antérieur précités, en permettant de partager la bande de fréquence d'une station de base d'une station de base améliorée donnée en une pluralité de sous-bandes de fréquence distinctes dont une qui peut être utilisée pour établir des communications cellulaires avec les terminaux mobiles dans la cellule correspondante, et dont les autres peuvent être utilisées pour établir des liaisons de transport de données de type backhaul avec des stations de base appartenant à d'autres structures mobiles respectives. [0014] A cet effet, un premier aspect de l'invention propose un procédé d'établissement d'une liaison de transport de données sous protocole IP entre au moins deux stations de base améliorées ayant chacune au moins une station de base qui est adaptée pour établir des liaisons de communication cellulaire avec des terminaux de communication mobiles via une interface radio déterminée dans une première bande de fréquence déterminée, chaque station de base améliorée comprenant en outre une entité de liaison configurée pour établir une liaison de transport de données de type backhaul via ladite interface radio déterminée, dans ladite première bande de fréquence déterminée, avec une station de base de l'autre station de base améliorée, le procédé comprenant les étapes suivantes mises en oeuvre au sein de l'une desdites stations de base améliorées : détection, par une entité de commande associée à la station de base de la station de base améliorée, d'un évènement extérieur indicatif de la présence d'une autre station de base améliorée de préférence dans l'environnement immédiat de ladite station de base améliorée ; analyse, par l'entité de commande de la station de base améliorée, de l'évènement extérieur détecté et sélection, sur la base de l'évènement extérieur détecté et analysé, de sous-bandes de fréquence à l'intérieur de la première bande de fréquence déterminée ; établissement d'une liaison de transport de données de type backhaul entre la station de base de la station de base améliorée et l'entité de liaison de l'autre station de base améliorée dans une première sous-bande de fréquence, et basculement de toutes les liaisons de communication cellulaire établies par la station de base de la station de base améliorée dans ladite première sous-bande de fréquence ; et, établissement d'une liaison de transport de données de type backhaul entre l'entité de liaison de la station de base améliorée et la station de base de l'autre station de base améliorée dans une seconde sous-bande de fréquence et basculement de toutes les liaisons de communication cellulaire établies par la station de base de l'autre structure mobile dans ladite seconde sous-bande de fréquence [0015] et dans lequel les étapes d'analyse, de sélection, d'établissement et de basculement sont répétées à chaque fois qu'un nouvel évènement extérieur est détecté. [0016] L'invention permet ainsi d'établir des liens de transport de données de type backhaul adaptés pour former un réseau de backhaul maillé grâce auquel chaque station de base peut échanger des données sous protocoles IP avec une autre station de base dans une sous-bande de fréquence qui est spécifiquement attribuée à ce lien de transport de données de type backhaul. Ainsi, les échanges de données ne risquent pas d'être affectés par des interférences. En outre, l'attribution des ressources radio aux sous-bandes se fait de manière dynamique et permet donc d'ajuster en temps réel les capacités des liaisons de communication ainsi établies aux besoins réels pour assurer le trafic sur ces liaisons. Enfin, toutes les liaisons de communication établies par une station de base se font par l'intermédiaire d'un module d'interface radio unique et identique pour toutes les stations de base, quelle que soit l'entité avec laquelle elle communique, c'est-à-dire que ce soit avec ses terminaux mobiles pour les liaisons de communication cellulaire ou avec les terminaux de liaison des autres structures mobiles pour les liaisons de transport de données de type backhaul. [0017] Selon d'autres caractéristiques optionnelles du procédé : en cas de détection d'un nouvel évènement indicatif de la présence d'une nième autre station de base améliorée dans l'environnement immédiat de la station de base améliorée, l'étape de sélection comprend la sélection de n+1 sous-bandes de fréquences associées aux n+1 stations de base améliorées, et dans lequel n liaisons de transport de données de type backhaul sont établies entre chaque station de base améliorée et une station de base respective de chacune des n autres stations de base améliorées par l'intermédiaire, respectivement, de n entités de liaison de ladite station de base améliorée. Cela permet avantageusement d'optimiser la répartition des sous-bandes de fréquence de manière dynamique en ajustant les capacités d'une ou plusieurs liaison(s) de communication cellulaire aux besoins réels associés à ces liaisons. les liaisons de communication cellulaire répondent à un codage OFDM (pour « Orthogonal frequency-division multiplexing » en terminologie anglosaxonne) ou un codage dérivé tel que OFDMA ou SC-FDMA (pour « Orthogonal Frequency-Division Multiple Access » et « single-carrier frequency division multiple access » en terminologie anglosaxonne). la bande de fréquence étant une bande de fréquence normalisée selon le standard LTE, les sous-bandes de la bande de fréquence qui sont sélectionnées à l'étape de sélection sont des bandes de fréquence qui sont contighes deuxà-deux et complémentaires entre elles dans ladite bande de fréquence. Ces caractéristiques permettent avantageusement de regrouper les bandes de fréquences des porteuses contiguës et moduler le signal sur l'ensemble de la bande de fréquence ainsi constituée. Cela permet également une plus grande densité spectrale, autorisant donc un débit de transmission plus important. Avantageusement, ces bandes dc fréquences sont normalisées selon le standard LTE. la bande de fréquence déterminée est centrée sur une fréquence centrale Fo et a une largeur spectrale dc Xo mégahertz, et dans lequel l'étape de sélection comprend la sélection de n sous-bandes centrées chacune sur une fréquence FI F2,... Fn, respectivement, et ayant une largeur spectrale XI. X' respec- tivement, où + X'