INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
Dans un mode de réalisation préféré, le premier module de vérification 30 et/ou le deuxième module de vérification 36 comprennent une pluralité de moteurs de vérification de règles de filtrage, respectivement une pluralité de moteurs de vérification de règles d’automates protocolaires.
Chaque moteur du premier module de vérification 30 est de préférence configuré pour vérifier au moins une règle de filtrage indépendamment des autres moteurs, c’est-à-dire indépendamment de la vérification de règles de filtrage par les autres moteurs de vérification.
Chaque moteur du deuxième module de vérification 36 est de préférence configuré pour vérifier au moins une règle d’automate protocolaire indépendamment des autres moteurs, c’est-à-dire indépendamment de la vérification de règles de vérification d’automate protocolaire par les autres moteurs de vérification.
Le premier module d’action 32 est configuré pour exécuter au moins une instruction du jeu d’instructions d’action afin d’effectuer une action sur la trame T en fonction de la vérification des règles de filtrage. En d’autres termes, l’action sur la trame T est effectuée en fonction de la vérification des règles de filtrage et du jeu d’instructions d’actions.
la représente schématiquement l’architecture matérielle d’un ordinateur pouvant héberger une entité, un dispositif de contrôle et un dispositif demandeur selon l’invention ;
la représente les modules fonctionnels d’une entité, d’une station de base, d’un dispositif de contrôle et d’un dispositif demandeur selon l’invention, dans le premier mode de réalisation ;
la illustre, dans un premier exemple d’application, les étapes des procédés de communication, de gestion et de découverte mis en œuvre par le système de la dans le premier mode de réalisation ;
la illustre, dans un deuxième exemple d’application, les étapes des procédés de communication, de gestion et de découverte mis en œuvre par le système de la dans le premier mode de réalisation ;
la représente, dans son environnement, un système dans un réseau conforme à l’invention, dans un deuxième mode de réalisation ;
la représente les modules fonctionnels d’une entité, d’un dispositif de gestion d’accès, d’un dispositif de contrôle et d’un dispositif demandeur selon l’invention, dans le deuxième mode de réalisation ;
la illustre les étapes des procédés de communication, de gestion et de découverte mis en œuvre par le système de la dans le deuxième mode de réalisation.
Description de l’invention La représente un système 1 dans un réseau NW de communication cellulaire, conforme à l’invention, dans un premier mode de réalisation de l’invention. Le réseau NW est ici un réseau 5G tel que défini par le standard 3GPP, géré par un opérateur OP, le réseau NW comprenant au moins un réseau d’accès AN et un réseau cœur CN.
De façon connue en soi, le réseau cœur CN s’appuie sur une pluralité de fonctions réseau ou NF (entités applicatives du réseau au sens de l’invention) proposant divers services et implémentant diverses fonctionnalités dans le réseau cœur CN, comme par exemple une fonction AMF gérant l’accès au réseau et la mobilité des UE rattachés au réseau, une fonction SMF gérant les sessions établies dans le réseau, une fonction NRF maintenant les profils des fonctions NF du réseau, une fonction NWDAF de collecte de données et de prédiction du réseau, etc. Une ou plusieurs instances de chacune des fonctions NF du réseau cœur CN peuvent être déployées pour assurer le fonctionnement opérationnel de ce dernier.
Pour accéder aux services offerts par le réseau NW, un équipement utilisateur ou UE 2 se connecte au réseau cœur CN par l’intermédiaire du réseau d’accès AN, et plus particulièrement d’une station de base gNB 3 de ce réseau d’accès. Aucune limitation n’est attachée à la nature de l’UE 2 : il peut s’agir d’un téléphone intelligent (ou « smartphone » en anglais), d’un ordinateur portable, d’une tablette, d’un objet, d’une machine ou d’un véhicule connecté(e), etc.
De façon connue en soi, chaque station de base gNB (et en particulier la station de base 3) est configurée pour gérer une ou plusieurs cellules du réseau NW. Par « cellule », on entend ici une zone géographique « unitaire » du réseau NW à laquelle on associe un identifiant de cellule (ou « NR Cell Identity » en anglais) la désignant de manière unique, et des paramètres de transmission (ex. une bande de fréquence). Il convient de noter que les mêmes paramètres de transmission peuvent être utilisés simultanément par plusieurs cellules du réseau dûment réparties pour limiter les interférences. Dans l’exemple de la , on suppose que la station de base 3 est une gNB tri-sectorielle et gère ainsi trois cellules du réseau C1, C2 et C3 correspondant respectivement aux trois secteurs couverts par la station de base 3.
Comme évoqué précédemment, le contexte 5G qui vient d’être décrit n’est pas limitatif en soi ; l’invention peut en effet s’appliquer à d’autres réseaux, comme par exemple à un réseau 6G, à un réseau propriétaire, etc.
Conformément à l’invention, le système 1 comprend : au moins une station de base gNB gérant au moins une cellule du réseau NW, à savoir la station de base 3 gérant les cellules C1, C2 et C3 du réseau NW ; au moins un dispositif demandeur, conforme à l’invention, à savoir dans le premier mode de réalisation décrit ici, l’instance 4 de fonction réseau AMF, l’instance 5 de fonction réseau SMF et l’instance 6 de fonction réseau NWDAF. Bien entendu, ces exemples ne sont donnés qu’à titre illustratif, et d’autres entités du réseau NW, en particulier d’autres fonctions réseau ou instances de fonctions réseau du réseau cœur CN ou des stations de base du réseau d’accès AN peuvent être des dispositifs demandeurs au sens de l’invention ; au moins une entité 7 du réseau NW conforme à l’invention. Dans le premier mode de réalisation illustré à la , l’entité 7 est hébergée dans la station de base 3. Toutefois, comme détaillé ultérieurement en référence à un deuxième mode de réalisation de l’invention, l’entité 7 peut être hébergée dans d’autres entités du réseau NW, et notamment dans un dispositif hébergeant une fonction réseau du réseau cœur CN, comme par exemple dans le dispositif hébergeant l’instance 4 de fonction réseau AMF ; un dispositif 8 de contrôle du réseau NW, conforme à l’invention, gérant diverses entités applicatives du réseau et maintenant un profil de chacune d’entre elles. Ce dispositif 8 de contrôle est, dans le contexte du réseau 5G envisagé ici, un dispositif hébergeant une fonction réseau NRF (aussi désigné par dispositif NRF 8 dans la suite), qui de façon connue en soi, gère les instances de fonctions NF du réseau cœur CN et maintient un profil de chacune de ces instances, noté de façon générale ici NFPROF. Chaque profil NFPROF associé à une instance de fonction NF et mémorisé par la fonction NRF comprend une pluralité d’attributs susceptibles d’être utilisés par d’autres entités du réseau cœur CN souhaitant consommer les services de l’instance en question, et caractérisant notamment son état opérationnel (ex. sa disponibilité, sa charge, etc.), ses caractéristiques (ex. son identité, le type de fonction NF qu’elle implémente, comment la joindre, etc.), les services qu’elle offre, les ressources qu’elle gère, etc. Conformément à l’invention, et comme détaillé davantage ultérieurement, le dispositif NRF 8 maintient également un profil noté gNBPROF pour chacune des stations de base gNB du réseau NW (ou au moins une partie d’entre elles), ou dans une variante de réalisation, un profil noté CellPROF pour chacune des cellules du réseau NW gérées par tout ou partie des stations de base gNB du réseau. Le choix de l’une ou l’autre des options (un profil par station de base ou un profil par cellule) est laissé à l’opérateur OP du réseau NW. Dans la suite de la description, le dispositif NRF 8 maintient un profil gNBPROF par station de base gNB du réseau d’accès AN.
Il convient de noter que le système 1 peut comprendre une pluralité de dispositifs 8 de contrôle conformes à l’invention, chaque dispositif 8 de contrôle étant configuré pour gérer au moins une partie des fonctions réseau du réseau cœur CN et maintenir les profils d’au moins une partie des stations de base du réseau d’accès AN ou les profils des cellules gérées par ladite au moins une partie des stations de base.
Dans le premier mode de réalisation décrit ici, le dispositif NRF 8, l’entité 7 (et la station de base 3 l’hébergeant) et les dispositifs demandeurs 4, 5 et 6 ont l’architecture matérielle d’un ordinateur 9 telle que représentée à la , ou sont hébergés par l’ordinateur 9.
L’invention propose donc, pour rendre aisément accessibles aux entités applicatives du réseau (et notamment du réseau cœur) des informations représentatives des conditions de déploiement courantes des cellules du réseau (comme par exemple les relations d’adjacence des cellules évoquées précédemment), d’enregistrer ces informations au niveau d’un dispositif de contrôle du réseau (tel qu’une fonction NRF d’un réseau 5G) gérant déjà des profils d’entités applicatives du réseau. En d’autres mots, les profils déjà mémorisés par le dispositif de contrôle et relatifs aux entités applicatives du réseau sont complétés par d’autres profils contenant des informations relatives au déploiement réel des cellules du réseau. Divers niveaux de granularité peuvent être envisagés pour ces autres profils, à savoir un profil pour chaque cellule du réseau ou un profil pour chaque station de base gérant au moins une cellule du réseau.
De façon avantageuse, mémoriser dans un profil maintenu par un tel dispositif de contrôle des informations représentatives de conditions de déploiement courantes des cellules du réseau facilite la gestion et la mise à jour le cas échéant de ces informations, ainsi que leur accès par d’autres entités du réseau qui peuvent utiliser les procédures existantes (normalisées ou non) pour accéder aux profils des entités applicatives du réseau pour accéder à ces autres profils. L’invention peut ainsi être mise en œuvre en s’appuyant sur des interfaces de signalisation du réseau déjà présentes (plan de contrôle du réseau ou « Control Plane » en anglais), comme par exemple des interfaces normalisées par le standard 3GPP (ex. une interface de programmation applicative ou API (pour « Applicative Programming Interface » en anglais)), notamment lorsque le dispositif de contrôle héberge une fonction réseau NRF. Elle ne requiert pas le développement d’une couche de gestion supplémentaire, qui rendrait le système plus complexe et limiterait la dynamicité des échanges d’information, par exemple en cas de modification des conditions de déploiement (ex. liée à une reconfiguration automatique d’une station de base et à la modification des informations de voisinage pouvant en découler).
Grâce aux informations rendues disponibles par l’invention, la qualité des décisions prises dans le réseau, et notamment dans le réseau cœur, peut être améliorée. Par informations représentatives de conditions de déploiement courantes d’une cellule, on entend des informations qui traduisent les conditions réelles dans laquelle la cellule est déployée à l’instant considéré. Différents types d’informations sont concernés. Par exemple, au moins une dite information représentative de conditions de déploiement courantes est relative à : une disposition de la cellule dans une architecture du réseau (ex. couverture, voisinage radio), un environnement géographique de la cellule, un type de déploiement de la cellule, une configuration d’au moins une antenne de la cellule, au moins une infrastructure couverte par la cellule (ex. route, voie ferrée, bâtiment, etc.), et/ou un état de la cellule (ex. charge de la cellule, charge au niveau de chaque tranche de réseau (slice), nombre d’utilisateurs actifs, débit en liaison montante (UL pour « UpLink » en anglais) ou descendante (DL pour « DownLink » en anglais), indicateurs de congestion, état d’alarme, état en termes de sécurité, etc.).
Ces informations sont dynamiques et susceptibles d’évoluer dans le temps, typiquement du fait d’une reconfiguration des stations de base, de l’apparition de nouvelles infrastructures, de l’extinction de certaines cellules (ex. des petites cellules ou « small cells » prévues pour des raisons capacitaires, pendant des périodes où le réseau est peu utilisé comme la nuit, afin de réduire la consommation énergétique du réseau), etc. De telles informations ne sont, à l’exception de certaines informations relatives à l’état de la cellule, pas connues aujourd’hui des stations de base : la station de base n’a pas connaissance du contexte de déploiement réel des cellules qu’elle gère, elle dispose uniquement de paramètres radio qu’elle utilise pour gérer la qualité des liaisons radio, maintenir les communications à l’aide de mesures qu’elle réalise et/ou qui sont remontées par les UE et/ou diffuser des paramètres de sélection/resélection de cellules aux UE. Ce type d’informations n’est en effet pas exploité aujourd’hui par les stations de base dans les traitements qui leur sont confiés. Quant aux informations relatives à l’état de la cellule et/ou de la station de base, elles ne sont pas partagées avec d’autres entités que ce soit des UE, d’autres stations de base du réseau cellulaire ou encore des fonctions réseau du réseau cœur.
La connaissance du déploiement réel des cellules du réseau peut être exploitée pour améliorer l’efficacité des procédures mises en œuvre dans le réseau, que ce soit dans le réseau cœur ou dans le réseau d’accès, et incidemment la qualité de service en résultant. Par exemple, les prédictions de mobilité d’un UE réalisées par une fonction réseau NWDAF (pour « NetWork Data Analytics Function » en anglais) dans un réseau 5G peuvent être facilitées et rendues plus précises si l’on sait que l’UE se déplace sur un axe routier principal (ex. la fonction NWDAF peut accorder une probabilité plus importante aux positions de l’UE se trouvant sur cet axe routier). Selon un autre exemple, les informations de congestion d’une cellule ou de débit moyen atteint en UL et/ou en DL peuvent influencer les prédictions de qualité de service, et les décisions prises à partir de ces prédictions. Selon un autre exemple encore, si l’on envisage un contexte dans lequel une station de base peut interroger le dispositif de contrôle pour accéder aux informations de conditions courantes de déploiement des cellules du réseau, de telles informations peuvent lui être utiles pour décider d’un transfert entre cellules (ou « handover » en anglais) et des modalités de ce transfert (typiquement de la station de base cible vers laquelle déclencher ce transfert). Bien entendu ces exemples d’exploitation de l’invention ne sont donnés qu’à titre illustratif.
Il convient de noter que d’autres informations relatives à la cellule, en plus des informations de conditions de déploiement courantes de la cellule, peuvent être enregistrées dans le profil auprès du dispositif de contrôle, comme par exemple des informations de configuration statique de la cellule telles que : une identité de la cellule ; et/ou une bande de fréquence allouée à la cellule ; et/ou au moins une technologie d’accès radio associée à la cellule ; etc. ou d’autres informations davantage liées au fonctionnement opérationnel du réseau comme par exemple l’appartenance à une TA d’une cellule.
Cette liste n’est pas exhaustive bien entendu, et on peut envisager d’enrichir le profil de la cellule ou de la station de base avec d’autres informations encore, comme par exemple avec des informations relatives à la station de base, déjà connues et partagées par cette dernière dans l’état de la technique, telle que son identité, la liste des TAs et/ou des slices qu’elle supporte, ou des informations relatives à un état de la station de base (ex. niveau de charge, niveau de congestion), etc.
Comme évoqué ci-dessus, l’invention s’applique de façon privilégiée dans le contexte d’un réseau 5G. Elle peut toutefois être utilisée dans d’autres contextes.
En effet, certains acteurs du domaine des télécommunications anticipent pour la 6 ème génération de réseaux mobiles (aussi appelée plus communément 6G), un effacement des frontières entre réseau(x) d’accès et réseau cœur. Dans cette perspective, les architectures de réseau basées sur des interfaces de signalisation du plan de contrôle, peuvent présenter des avantages importants, rendant possible l’accès aux contextes internes propres aux équipements/fonctions virtualisées du réseau. L’invention peut donc aisément s’appliquer dans un tel contexte également.
Dans un mode particulier de réalisation, les informations relatives aux conditions de déploiement des cellules sont enregistrées auprès du dispositif de contrôle directement par les stations de base gérant ces cellules. L’invention concerne donc également une station de base d’un réseau de communication cellulaire hébergeant une entité selon l’invention, lesdites informations étant relatives à au moins une cellule gérée par ladite station de base.
Dans ce mode de réalisation, tout ou partie des informations relatives aux conditions de déploiement courantes des cellules du réseau peuvent être configurées au niveau des stations de base par l’opérateur du réseau (par exemple sous forme de métadonnées non structurées (ex. formats XML, JSON, YAML, etc.) dans un référentiel de données normalisé ou propre à l’opérateur du réseau) ou être acquises ou déterminées par les stations de base elles-mêmes.
Ainsi, le procédé de communication, lorsqu’il est mis en œuvre par la station de base, peut comprendre une étape d’évaluation d’au moins une partie desdites informations avant de les enregistrer auprès du dispositif de contrôle.
A titre illustratif, on peut envisager que la station de base évalue l’étendue géographique de la zone de couverture d’une cellule à partir des positions géographiques des UE desservis par celle-ci, ces positions pouvant être fournies par des modules de positionnement par satellite (ex. GPS (pour « Global Positioning System » en anglais), GNSS (pour « Global Navigation Satellite Systems » en anglais)) équipant les UE ou déduites par la station de base à partir d’informations dont elle dispose sur ces UE comme leur vitesse ou une différence observée de temps d’arrivée (ou OTDOA pour « Observed Time Difference of Arrival » en anglais)).
En variante, le procédé de communication, lorsqu’il est mis en œuvre par la station de base, peut comprendre une étape d’obtention, en provenance d’un système de planification radio adapté au réseau, d’au moins une partie desdites informations avant de les enregistrer auprès du dispositif de contrôle.
Dans un mode particulier de réalisation, les informations relatives aux conditions de déploiement des cellules sont enregistrées auprès du dispositif de contrôle par l’intermédiaire d’une entité applicative du réseau qui obtient ces informations des stations de base. Une telle entité applicative est par exemple un dispositif de gestion d’accès du réseau cellulaire telle qu’une fonction réseau AMF dans le contexte d’un réseau 5G. L’invention vise donc également un dispositif de gestion d’accès d’un réseau de communication cellulaire hébergeant une entité selon l’invention.
Dans le mode de réalisation présenté en dans lequel la trame T est stockée sur la mémoire opérationnelle 44, le premier module d’action 32 est configuré pour effectuer une action sur la trame T stockée.
Le premier module d’action 32 est par exemple configuré pour effectuer les actions suivantes sur la trame : adjonction de données à la trame, modification de données de la trame, suppression de données de la trame.
En variante, ou en complément, le premier module d’action 32 est configuré pour supprimer la trame T ou transmettre la trame vers le deuxième réseau informatique.
Le premier module d’action 32 est par exemple configuré pour transmettre la trame T vers le deuxième réseau informatique 14 si les règles des filtrages ont été vérifiées en fonction des opérandes de filtrage initialisés, par le premier module de vérification 30. Par exemple, le premier module d’action 32 est configuré pour transmettre la trame T vers le deuxième réseau informatique 14 si la comparaison des opérandes de filtrage initialisés avec la trame T à l’aide d’opérateurs obtenus par le premier module de vérification 30 correspond à une conformité de la trame aux règles de filtrage.
Le premier module d’action 32 est par exemple configuré pour supprimer la trame T si les règles des filtrages n’ont pas été vérifiées en fonction des opérandes de filtrage initialisées par le premier module de vérification 30.
Comme vu plus haut, le premier module d’action 32 est en outre par exemple configuré pour stocker une donnée d’initialisation provenant de la trame T dans la mémoire de configuration 39 en fonction de la vérification des règles de filtrage. Par exemple, le premier module d’action 32 est configuré pour stocker un champ de la trame T dans la mémoire de configuration 39, le champ de la trame T ainsi stocké formant une donnée d’initialisation pour initialiser l’ensemble d’opérandes de filtrage pour le filtrage d’une trame T ultérieure à la trame pour laquelle un champ de la trame a été stocké dans la mémoire de configuration 39.
Le deuxième module d’action 38 est configuré pour exécuter au moins une instruction du jeu d’instructions d’action afin d’effectuer une action d’automate protocolaire en fonction de la vérification des règles d’automates protocolaires.
Les actions d’automates protocolaires comprennent par exemple le transfert de la trame vers le premier module d’action 32, ou le blocage de la trame.
Comme vu plus haut, le deuxième module d’action 38 est en outre par exemple configuré pour stocker une donnée d’initialisation provenant de la trame T dans la mémoire de configuration 39 en fonction de la vérification des règles d’automate protocolaire. Par exemple, le deuxième module d’action 38 est configuré pour stocker un champ de la trame T dans la mémoire de configuration 39 39, le champ de la trame T ainsi stocké formant une donnée d’initialisation pour initialiser l’ensemble d’opérandes d’automates protocolaires pour le filtrage d’une trame T ultérieure à la trame pour laquelle un champ de la trame a été stocké dans la mémoire de configuration 39.
Comme illustré en et comme vu plus haut, le deuxième module d’action 38 est par exemple configuré pour en outre transmettre la trame T au premier module d’action 32, le deuxième module d’action 38 étant ainsi disposé logiquement en amont du premier module d’action 32.
En particulier, le deuxième module d’action 38 est par exemple configuré pour ne transmettre la trame T au premier module d’action 32 que si les règles d’automates protocolaires ont été vérifiées en fonction des opérandes d’automates protocolaires initialisés, par le deuxième module de vérification 36.
Le premier module d’extraction 28, le premier module de vérification 30 et le premier module d’action 32, et de préférence le deuxième module d’extraction 34, le deuxième module de vérification 36 et le deuxième module d’action 38 sont chacun réalisés sous forme d’un composant logique programmable, c’est-à-dire implémentés ou réalisés dans un tel composant, et en particulier sous la forme d’un FPGA (de l’anglais Field Programmable Gate Array ) ou d’un circuit ASIC (de l’anglais Application Specific Integrated Circuit ). Par réalisé sous la forme d’un FPGA ou d’un circuit ASIC, on comprendra que le ou les modules sont intégrés dans le FPGA ou le circuit ASIC, de sorte à ce qu’ils soient fomés par les composants du FPGA ou du circuit ASIC.
Dans un mode de réalisation particulier, le module de configuration 26 est réalisé sous la forme d’un FPGA ou d’un circuit ASIC de sorte que le bloc de filtrage 22 est entièrement réalisé sous forme d’un FPGA ou d’un circuit ASIC.
Par exemple, le module d’injection 40 et le module de contrôle 42 sont eux aussi réalisés sous forme d’un FPGA ou d’un circuit ASIC, de sorte que la première unité de filtrage soit entièrement réalisée sous forme d’au moins un FPGA ou d’au moins un circuit ASIC.
En référence à la , un procédé de filtrage 100, mis en œuvre par un dispositif de filtrage 10 tel que décrit plus haut, va maintenant être présenté.
Le procédé 100 comprend une étape d’initialisation 110, une étape d’évaluation 120 et une étape d’action 130.