FR3059188A1 - Systeme de telecommunication base sur un multiplexage temporel ameliore - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un système de télécommunication en multiplexage temporel, dans lequel des intervalles de temps en séquence, appelé slots de transmission, sont chacun attribués à une source pour une transmission exclusive d'informations utiles. Selon l'invention, chacun des slots de transmission est précédé d'un intervalle de temps appelé slot de sélection pendant lequel les sources suivent un protocole dit de sélection, prédéfini et commun d'écoute et d'émission dans le réseau de télécommunication, qui attribue à une des entités sources l'utilisation exclusive du slot de transmission qui suit.

Description

Titulaire(s) : INRIA INSTITUT NATIONAL DE RECHERCHE EN INFORMATIQUE ET EN AUTOMATIQUE Etablissement public à caractère scientifique et technologique.

Demande(s) d’extension

Mandataire(s) : CABINET NETTER.

SYSTEME DE TELECOMMUNICATION BASE SUR UN MULTIPLEXAGE TEMPOREL AMELIORE.

FR 3 059 188 - A1 f5j) L'invention concerne un système de télécommunication en multiplexage temporel, dans lequel des intervalles de temps en séquence, appelé slots de transmission, sont chacun attribués à une source pour une transmission exclusive d'informations utiles. Selon l'invention, chacun des slots de transmission est précédé d'un intervalle de temps appelé slot de sélection pendant lequel les sources suivent un protocole dit de sélection, prédéfini et commun d'écoute et d'émission dans le réseau de télécommunication, qui attribue à une des entités sources l'utilisation exclusive du slot de transmission qui suit.

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Système de télécommunication basé sur un multiplexage temporel amélioré.

L'invention concerne les réseaux informatiques qui permettent d'échanger des informations utiles ou données entre différentes entités de télécommunication.

Un tel réseau comprend généralement un milieu de transmission qui peut être filaire, de type fibre optique, câble électrique, ou encore sans fil utilisant le medium radio-électrique souvent appelé spectre de fréquence. Les entités de télécommunication se raccordent au milieu de transmission par une interface-réseau identifié.

Le milieu de transmission ne peut pas, en général, transporter à un même instant plusieurs informations différentes par exemple émises par différentes entités sources de télécommunication. Il est donc nécessaire de disposer de mécanismes qui permettent l'utilisation en séquence, c'est à dire séparée dans le temps, du milieu de transmission par les différentes entités sources du réseau. Une entité source de télécommunication transmettra ses données sur le milieu de transmission puis une autre et ainsi de suite.

On distingue généralement deux familles de mécanismes de partage temporel du milieu de transmission, souvent appelés protocoles. Dans la première famille le partage est préétabli, chaque entité source devra utiliser le milieu de transmission, souvent appelé médium de télécommunication, selon un ordre prédéfini connu. On appelle les protocoles de cette famille les protocoles à accès contrôlé. Dans la seconde famille, l'ordre de transmission des entités sources qui souhaitent utiliser le médium de télécommunication est déterminé suivant un processus généralement aléatoire, on parle alors de protocoles à compétition.

Parmi les protocoles à accès contrôlé nous trouvons le multiplexage temporel statique souvent connu sous son appellation anglaise de TDMA pour Time Division Multiple Access.

Ce protocole est utilisé dans les réseaux cellulaires comme le GSM pour Global System for Mobile télécommunication. Il est bien connu que l'organisation en intervalle de temps souvent appelé « time-slot » ou slots par l'homme de l'art est un atout important notamment pour les systèmes devant transporter des flux téléphoniques ou des flux multimédia. Différents slots successifs forment une trame. La trame de transmission organisée en slots affecte en général ceux-ci de façon périodique de sorte que lorsqu'une station peut transmettre sans collision sur un slot, un droit de transmission est en général ouvert de façon périodique sur le même slot de chaque trame, qui est considéré comme affecté à cette station. Ceci est intéressant car après une phase de recherche de slots par les entités sources connectées au réseau, l'ordre de transmission de ces dernières se stabilise et il ne doit plus en principe apparaître de collisions.

Dans les protocoles à compétition nous trouvons le protocole Ethernet de la norme IEEE 802.3 et plus récemment le protocole IEEE 802.11 plus connu sous le nom de Wifi.

L'inconvénient des protocoles à compétition est qu'il peut se produire des collisions, c'est à dire que deux entités communiquent en même temps et donc se brouillent; les données envoyées par ces entités ne sont pas bien reçues.

Les protocoles à compétition sont conçues pour gérer ce genre de situation et savent retransmettre les données avec de meilleures chances de succès. Mais ceci entraîne une perte du débit du réseau et occasionne des délais d'envoi supplémentaires. Souvent les protocoles à compétition utilisent la technique du « écouter avant de transmettre » connue de l'homme de l'art sous le nom de CSMA pour Carrier Sense Multiple Access. Ces protocoles souffrent de plusieurs problèmes comme celui des nœuds cachés et des nœuds exposés. Dans les nœuds cachés deux entités suffisamment éloignées pour ne pas se détecter vont provoquer une collision chez un voisin commun. Au contraire dans les nœuds exposés un nœud sera gêné par la transmission d'un autre nœud et aura des difficultés à accéder au médium de télécommunication et à la transmission.

Pour les protocoles à accès contrôlé, il est nécessaire d'organiser à l'avance le partage du milieu de transmission. Cela pose un problème par exemple dans les réseaux dynamiques, dans lesquels on ne connaît pas à l'avance les entités sources de télécommunication. Il y a également des difficultés si seulement une fraction des entités sources du réseau communiquent car l'affectation statique de la ressource de télécommunication peut entraîner une sous utilisation de celle-ci. Un autre inconvénient des protocoles à accès contrôlé est pour l'envoi de données urgentes. Lorsque la ressource de télécommunication est déjà utilité par d'autres entités sources, l'accès peut être bloqué ou très largement retardé.

La présente invention vise à bénéficier des avantages des protocoles à multiplexage temporel utilisant des slots, tout en réduisant considérablement les inconvénients connus qui sont la difficulté de l'attribution des slots et l'impossibilité d'envoyer rapidement des données urgentes.

A cet effet, l'invention propose un procédé de télécommunication entre entités sources fonctionnant en multiplexage temporel, formant un réseau de télécommunication, dans lequel des intervalles de temps en séquence, appelé slots de transmission, sont chacun attribuable à une des entités sources pour une transmission exclusive d'informations utiles, caractérisé en ce qu'au moins un des slots de transmission est précédé d'un intervalle de temps, appelé slot de sélection, pendant lequel les entités sources suivent un protocole, dit de sélection, prédéfini et commun d'écoute et d'émission dans le réseau de télécommunication, qui attribue à une des entités sources l'utilisation exclusive du slot de transmission qui suit.

Le dispositif de l'invention permet d'assurer, avec une très forte probabilité, qu'une seule entité source pourra utiliser le slot de transmission pour sa propre transmission à l'issue du protocole de sélection s'effectuant lors du slot de sélection, et ceci même si plusieurs entités source cherchent à transmettre sur ledit slot de transmission.

L'invention permet donc, lors de l'acquisition de slots de transmission par des entités sources, d'éviter les collisions lors de tentatives simultanées d'utilisation d'un même slot de transmission par deux entités sources différentes, ce qui peut survenir avec les mécanisme d'affectation de slots connu dans l'art antérieur.

L'invention est adaptée de fait aux systèmes de type TDMA où le temps est divisé en slots.

De manière générale et connue, un signal extérieur, par exemple le GPS pour Global Positioning System, permet pour les entités source le maintien de la synchronisation.

Suivant un mode de réalisation de l'invention, le slot de sélection est divisé en un nombre donné N d'intervalles de temps, le protocole de sélection consistant, pour chaque entité source, en une émission ou une écoute d'un signal identifiable pendant au moins certains des intervalles de temps du slot de sélection.

Avantageusement, cette succession aura une probabilité supérieure à 99% d'être différente entre deux entités sources.

Typiquement, le signal identifiable est court et dure quelques micro-secondes.

Chaque entité source peut disposer d'une clé binaire de sélection sur N bits qui régit ses émissions et ses écoutes d'un signal identifiable sur les N intervalles de temps du slot de sélection.

De manière intuitive, et tel qu'il sera présenté dans la suite de ce document, le codage d'un « 1 » sur un bit de la clé binaire de sélection implique une émission sur l'intervalle de temps respectif du slot de sélection, et le codage d'un « 0 » sur un bit de la clé binaire de sélection implique une écoute sur l'intervalle de temps respectif du slot de sélection. Toutefois, il est équivalent au sens de l'invention d'inverser les implication d'un « 1 » et d'un « 0 ».

Chaque entité source peut être configurée, dans le cas où durant un de ses intervalles d'écoute du slot de sélection, elle détecte l'émission d'un signal identifiable, pour ne plus émettre et se retirer du protocole de sélection. L'entité source n'émet donc pas dans le slot de transmission qui suit.

L'entité source devra alors cesser ses émissions de signal lors des intervalles restants, en contradiction avec la clé de sélection. Elle devra également arrêter également de procéder à des écoutes, en contradiction avec la clé de sélection.

Avantageusement, l'entité source sélectionnée par le protocole de sélection est celle n'ayant jamais détecté d'émission de la part d'autres entités sources lors de ses intervalles d'écoute du slot de sélection.

Par conséquent, l'entité source qui sera sélectionnée lors du slot de sélection est l'entité source qui dispose de la clé binaire de sélection codant l'entier le plus grand.

Suivant une caractéristique de l'invention, une entité source peut être configurée pour pouvoir adapter son comportement dans un protocole de sélection lors d'un slot de sélection, de manière à influer sur sa prédominance dans le protocole de sélection. Ainsi une entité source peut avoir une plus forte ou plus faible probabilité de gagner le droit de transmission exclusive sur le slot de transmission qui suit.

Ce comportement peut se faire en fonction de l'importance de l'information à transmettre sur le réseau.

A cette fin, on propose, dans le cas d'utilisation d'une clé binaire, de configurer au moins une entité source pour lui permettre de modifier de façon dynamique sa clé binaire de sélection.

Par exemple la clé de sélection peut être changée par une entité source, en cas de besoin, pour une clé plus prédominante, c'est à dire codant un entier plus grand.

Préférentiellement, les signaux sont tels que leur distinction dans le bruit du canal de télécommunication soit aisée. Par exemple on pourra utiliser comme signaux courts une modulation suivant un code CDMA, pour Code Division Multiple Access, avec de bonnes caractéristiques d'auto-corrélation, de sorte que la détection des signaux soit aisée à l'aide d'un filtre adapté.

Par exemple, les signaux identifiables présentent un étalement de spectre à séquence directe utilisant un code offrant une grande auto-corrélation.

Préférentiellement, le slot de sélection dure une fraction du slot de télécommunication inférieure à un cinquième, voire inférieure à un dixième.

De manière ingénieuse, une entité source écartée par le protocole de sélection à la fin du slot de sélection, pour une transmission de le slot de transmission qui suit, est configurée pour participer à un prochain protocole de sélection lors d'un prochain slot de sélection. Lorsqu'une entité source est écartée par un protocole de sélection, elle peut être configurée pour augmenter sa prédominance dans un protocole de sélection qui suit.

L'invention propose de manière annexe un mécanisme d'urgence, par lequel une entité source détenant une information urgente est configurée pour disposer d'une prédominance maximale lors du prochain protocole de sélection à venir, de manière à préempter le slot de télécommunication qui suit.

A cette fin, on propose, dans le cas d'utilisation d'une clé binaire, de configurer au moins une entité source pour lui permettre de modifier sa clé binaire vers une clé binaire codant un entier plus grand, ou bien maximum, lors du prochain protocole de sélection à venir, lorsque l'information à transmettre est urgente.

Préférentiellement, en cas de préemption d'un slot de transmission déjà affecté, l'entité source préemptée sera configurée pour ne pas transmettre lors du slot de transmission préempté, et pour participer à un prochain protocole de sélection pour une transmission.

Selon un multiplexage chaque trame transmission mode de réalisation de l'invention, le temporel consiste en une succession de trames, étant formée d'une même succession de slots de et de slots de sélection.

Selon ce mode de réalisation particulier, au moins une entité source, après une première utilisation d'un slot de transmission d'une trame, peut être configurée pour disposer d'une prédominance particulièrement importante lors des slots de sélection pour l'attribution des mêmes slots de transmission des trames suivante, jusqu'à sa sortie du réseau de télécommunication.

On s'assure ainsi que les entités sources utilisent

généralement le trame.	même slot	de	transmission dans	chaque
Avantageusement,	un second	mécanisme d'affectation peut
être configuré pour affecter	un	même slot de chaque	trame à

une seule entité source.

En présence d'un second mécanisme d'affectation, il est possible de configurer les entités sources afin qu'elles ne participent généralement pas, ou bien qu'elles disposent d'une prédominance particulièrement basse, aux protocoles de sélection des slots de transmission prévus comme déjà affectés par le second mécanisme d'affectation.

Le second mécanisme d'affectation peut se faire de manière statique par exemple à l'initialisation du réseau de télécommunication, chaque entité source recevant l'information du slot de transmission qui lui est réservé de manière définitive dans la trame temporelle périodique.

Alternativement, le second mécanisme d'affectation peut se faire de manière dynamique. Ainsi, lors de leur entrée sur le réseau de télécommunication, les entités sources peuvent être configurées pour écouter les slots de transmission d'une première trame entière avant de tenter une transmission.

Alors, les entités sources peuvent être chacune configurées, lors de la trame suivante, pour ne participer qu'à au moins un protocole de sélection d'un slot de transmission détecté, dans la première trame, comme non utilisé ou utilisé par plusieurs autres entités sources simultanément.

Dans un second mécanisme d'affectation dynamique, chaque slot de transmission peut être divisé en deux parties. La première partie du slot de transmission est un slot d'information qui donne le statut des slots dans la trame temporelle. Ainsi le statut : libre, occupé, ou en collision, de chaque slot de la trame temporelle est indiqué dans la première partie du slot de transmission. Dans le cas où le statut du slot est occupé, l'identificateur de l'entité source transmettant sur ce slot pourra être indiqué. Les entités sources souhaitant accéder à un slot commenceront par recevoir pendant au moins un slot le statut de la trame temporelle tel qu'indiqué par des entités source partageant un slot d'information. Elles pourront donc déterminer les slots libres dans la trame temporelle. Un choix aléatoire d'un seul slot libre permettra de minimiser la probabilité du choix par deux entités sources différentes au moins du même slot de transmission simultanément.

D'après un mode de réalisation de l'invention, au moins une entité source est configurée pour pouvoir étendre sa transmission pendant un slot de sélection qui suit le slot de transmission sur lequel elle transmet, chaque entité source étant configurée pour toujours écouter pendant le premier intervalle de temps du slot de sélection, et pour se retirer du protocole de sélection si elle y entend une transmission.

L'invention concerne également un dispositif de télécommunication fonctionnant en multiplexage temporel, configuré pour communiquer des informations utiles dans un réseau pendant des intervalles de temps en séquence, appelé slots de transmission, et configuré pour :

mettre en œuvre avant chaque slot de transmission, pendant un intervalle de temps appelé slot de sélection, un protocole dit de sélection pendant lequel il exécute une série d'écoutes et/ou d'émissions d'un signal identifiable dans le réseau de télécommunication,

- et communiquer des informations utiles dans ledit slot de transmission seulement s'il ne détecte aucun signal identifiable pendant une période d'écoute du protocole de sélection.

L'invention concerne également de manière plus générale tout dispositif configuré pour mettre en œuvre au moins l'un des éléments de procédé selon l'invention ci-dessus.

Avantageusement, un tel dispositif est, ou fait partie, d'un véhicule mobile.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront mieux à la lecture de la description qui suit, tirée d'exemples donnés à titre illustratif et non limitatif, appuyés par des dessins parmi lesquels :

- La figure 1 est un schéma très simplifié d'un réseau de télécommunication classique où la transmission est filaire, par câble électrique ou fibre optique ;

- La figure 2 est un schéma très simplifié d'un réseau de télécommunication classique où la transmission est sansfil, c'est à dire radio ;

La figure 3 présente la décomposition d'un slot temporel ;

- La figure 4 représente une trame temporelle périodique T TDMA ;

La figure 5	représente	la décomposition	du slot	de
transmission S T	selon l'art	antérieur ;
La figure 6	représente	le déroulement	temporel	du
protocole de sélection ;
La figure 7	représente	le logigramme	principal	de

l'invention avec les différentes étapes qui se déroulent durant le protocole de sélection. Nous détaillerons dans la suite le déroulement de ce logigramme ;

- La figure 8 présente dans deux stations distinctes A et B la succession des états d'écoute et d'émission dans le slot de sélection, et les contraintes temporelles qui en découlent ;

- La figure 9 présente dans un intervalle d'émission du slot de sélection une technique de modulation par un code pseudo aléatoire qui permet une détection aisée du signal émis et sa distinction d'un bruit ;

- La figure 10 présente une configuration pour la clé de sélection, qui pourra être utilisée avantageusement pour l'implémentation du protocole de sélection ;

La figure 11 présente un mode de réalisation de l'invention selon lequel, grâce à l'utilisation du slot de sélection avec un choix particulier de la clé de sélection, il est permis à une station qui est sélectionnée lors du slot de sélection S_SELi de poursuivre sa transmission initiée dans le slot de transmission S_Ti en débordant sur le slot de sélection S_SELi+l.

Les dessins et la description ci-après contiennent, pour l'essentiel, des éléments de caractère certain. Ils pourront donc non seulement servir à mieux faire comprendre la présente invention, mais aussi contribuer à sa définition, le cas échéant.

Dans la figure 1, nous observons essentiellement un réseau de télécommunication filaire entre systèmes dits Niveau Physique filaire, NPf_A, NPf_B et NPf_C, propre à recevoir ou à transmettre un signal électrique ou optique, associés à des systèmes dits Niveau accès Multiple et couches supérieurs, dit encore MAC pour Medium Access Control en anglais, NMf_A, NMf_B et NMf_C, qui vont piloter les transmissions et réceptions et transmettre les messages en provenance ou vers les applications;

La figure 2 illustre quatre stations transmettant sur un médium radio-électrique. Comme sur la figure 1 nous avons des systèmes Niveau Physique, NPr_A, NPr_B et Npr_C, propre à recevoir ou à transmettre un signal radio électrique et des systèmes Niveau accès Multiple et couches supérieurs NM, NMr_A, NMr_B et NMr_C, qui vont piloter les transmissions et réceptions et transmettre les messages en provenance ou vers les applications;

Selon la figure 3, un slot temporel S est décomposé en un slot de sélection S_SEL et un slot de transmission S_T. L'écoulement du temps pour l'envoi de l'information contenue dans ces slots se fait vers la droite, t désigne le temps. Les entités du réseau seront toutes synchronisées sur ce motif de base périodique. L'entité source va rechercher un signal de synchronisation. Ce dernier peut être un signal GPS ou autre système satellitaire; il peut être également une synchronisation envoyée par une station de base d'un réseau cellulaire ou autre. La station peut grâce à une horloge interne quartz, atomique, ou autre, maintenir une synchronisation précise. Cette synchronisation dite SYNC sur la figure 3 permet à l'entité source de pouvoir repérer les débuts de slots avec d'abord le slot de sélection S_SEL, puis le slot de transmission S_T. La technologie actuelle permet sans grande difficulté de maintenir des synchronisations de l'ordre d'une fraction de micro-seconde pendant plusieurs minutes voir plusieurs heures en cas de perte durable du signal synchronisation externe.

Dans la figure 4 est représentée une trame T_TDMA qui consiste en une séquences de slots S. Ce motif périodique permettra de repérer un slot S dans cette trame selon sa position entre le début de trame S_TDMA et la fin de la trame F_TDMA, et d'envisager des réservations de slots pour des stations. Dans la figure 4, on suppose que la trame comporte 100 slots, on a coutume de repérer les slots modulo la longueur de la trame. Ainsi le slot 0 de la trame sera aussi le slot 100 ou 200 dans la trame suivant l'instant où l'on observe celle ci. On supposera par la suite que si une station A transmet sur le slot i alors ce slot lui sera réservé pour les trames suivantes. Ainsi les slots i+100*k seront en principe réservé pour la station A.

Le système de synchronisation permet également de repérer la position d'un slot: slot Si, slot Si + 1, etc. dans la trame générale périodique de type TDMA T_TDMA, comme montré sur la figure 4. Cette facilité pourra être utilisée avantageusement par l'invention.

La synchronisation SYNC permet ainsi de repérer le début du slot de sélection. L'attente de l'ordre confirmatif du signal de synchronisation est représenté sur la figure 7 à l'étape 100.

Selon la figure 5 qui représente un slot de transmission S_T selon l'art antérieur, ce même slot est composé en deux parties I_T et PL : la première I_T donne le statut de la trame vu par une entité source, c'est à dire les statuts des slots de la trame temporelle. La seconde PL représente les données effectives de la transmission

La figure 6 représente un slot de sélection S_SEL selon l'invention, vu par une entité source. Cette entité source participe dans le temps t au protocole de sélection, pendant ce slot, suivant la clé de sélection C_SEL. Les parties pleines correspondent aux intervalles d'émission

EMIS de l'entité source et les parties hachurées aux intervalles d'écoute ECOU de l'entité source. Suite à l'obtention de l'ordre confirmatif de synchronisation l'entité source va lire le premier bit de la clé de sélection C_SEL. Cette clé de sélection est présente dans le niveau MAC. Dans la suite de la présentation de l'invention nous reviendrons en détail sur les méthodes possibles de génération de cette clé de sélection.

Cette étape est l'étape 110 de la figure 7. Il faut bien noter que cette étape 110 consiste en fait en la lecture du bit courant de la clé de sélection. Lors de la première lecture après l'étape 100, on lit le premier bit de la clé qui est alors le bit courant; lorsque l'étape 110 est effectuée après l'étape 180 qui asservit la position du pointeur sur un des bits de la clé de sélection, la lecture du bit courant n'est plus forcément celle du premier bit de la clé de sélection.

Ensuite vient une étape de test pour savoir si le bit lu dans l'étape de test est 0. Ceci est l'étape 120 de la figure 7.

Lorsque le bit de la clé de sélection est à 0, le niveau MAC de l'entité source commande le passage du niveau physique à un état d'écoute et de détection de signal, ceci étant l'étape 130 de la figure 7. La durée envisagée pour cette état est de l'ordre de quelques micro-secondes jusqu'à quelques dizaines de micro-secondes. Nous devons noter que cette étape peut intervenir après une étape d'émission d'un signal selon l'étape 190 de la figure 7. Il sera donc nécessaire que le niveau physique passe d'une étape d'émission à un état d'écoute, ce passage requérant un temps pour que le niveau physique puisse passer d'un état d'émission à un état d'écoute. Avec la technologie moderne une durée de quelques micro-secondes est suffisante, cette durée minore la durée de la période d'écoute qui est au final de quelques micro-secondes jusqu'à quelques dizaines de micro-secondes.

Si un signal est détecté à l'étape 140, cela signifie que la station courante a perdu dans le protocole de sélection. On aura un retour avec le statut d'échec dans le logigramme de sélection, comme illustré par l'étape 150. La station arrête alors toute activité sur le slot de sélection en cours; elle n'est pas autorisée à transmettre dans le slot de transmission qui suit le slot de sélection.

Si au contraire aucun signal n'est détecté à l'étape 140 de la figure 7, le logigramme va vers l'étape 160 que nous décrirons après.

Si à l'étape 120 l'élément courant de la clé de sélection est 1, le niveau MAC va commander au niveau physique une émission, selon l'étape 190 de mécanisme de sélection. La durée envisagée pour cette étape est de l'ordre de quelques micro-secondes jusqu'à quelques dizaines de micro-secondes.

Afin de maintenir les tâches d'émission et d'écoute synchronisées entre les différentes entités source qui simultanément implémentent le protocole de sélection, il sera important que le début des tâches d'émission selon l'étape 190 ou d'écoute selon l'étape 130 soient synchronisées entre ces dernières. Pour cela il sera avantageux que les durées d'émission et d'écoute soient sensiblement égales.

L'étape 160 de la figure 7 intervient soit après l'étape 190 soit après l'étape 140 et l'absence de détection d'un signal. L'étape 160 consiste à tester si le bit courant est dernier bit de la clé de sélection, auquel cas il n'est plus possible de décaler le pointeur de la sélection vers un bit de poids plus faible.

Si c'est le cas, cela signifie que nous sommes arrivés au bout du protocole de sélection sans avoir été éliminé de celui-ci. Par conséquent la station passe alors à l'étape 170 qui est un retour avec statut de succès du protocole de sélection. Le niveau MAC reçoit donc l'information du succès du protocole de sélection et peut donc transmettre ses données durant le slot de transmission qui suit, selon la figure 3.

Si au contraire le test de l'étape 160 indique que l'élément courant lu dans la clé de sélection n'est pas le dernier, le logigramme de sélection passe à la tâche 180 qui consiste à déplacer le pointeur qui indique le bit courant de la clé de sélection. Le pointeur va juste se décaler d'une position vers le bit de poids plus faible. Le nouveau bit pointé dans la clé de sélection sera appelé le bit courant de la clé de sélection. A l'issu de l'étape 180 le mécanisme de sélection retourne à la tache 110 qui constitue la lecture du bit courant de la clé de sélection.

Nous pouvons remarquer que les tâches du protocole de sélection ont toutes une durée d'exécution négligeable sauf les tâches 130 et 190 qui, elles, ont typiquement des durées de quelques micro-secondes. A la fin de l'étape 120 le protocole de sélection attend un ordre confirmatif de synchronisation, de sorte que le passage dans les étapes 130 ou 190 s'effectuent pour toutes les stations qui exécutent le protocole de sélection au même instant. Cette synchronisation est maintenue pendant le slot de sélection par la couche MAC.

Sur la figure 8, nous représentons le résultat sur le médium de transmission de l'exécution dans deux entités sources A et B du protocole de sélection. La figure schématise l'état du niveau physique de ces deux stations dans le temps. Les parties en foncé sur la figure correspondent aux intervalles d'émission du niveau physique, les parties en clair aux intervalles d'écoute. Les délimitation verticales correspondent aux instants où le niveau MAC donne ces ordres d'émission ou d'écoute au niveau physique. Nous voyons que la durée écoulée entre ces ordres est constante, ceci permet de maintenir synchronisées les différentes entités source.

Nous remarquons que lors du passage du mode émission à celui d'écoute, le niveau physique ne peut effectuer la transition de façon quasi-immédiate. Il y a une partie au début de l'intervalle d'écoute de durée R_Trt, pour Return Time réception-transmission ou la partie physique est dite aveugle et ne peut donc détecter un signal. La durée de cette période dite aussi de retournement, est de l'ordre d'une fraction à quelques micro-secondes dans l'état actuel de la technologie. Cela donne une borne minimum à la durée des intervalles d'écoute et d'émission. De même lors du passage d'un intervalle d'écoute à un intervalle d'émission, il y a une partie de l'intervalle R_Trt, pour Return Time réception-transmission, ou le niveau physique ne sera pas en émission, c'est la durée de montée des amplificateurs et émetteurs. Cette durée est en général plus courte que celle du passage de l'émission à l'écoute.

Sur la figure 8, nous observons en hachuré les tâches d'émission ou d'écoute qui sont conformes à la clé de sélection, mais qui ne vont pas être exécutées car la station B a été éliminée par la station A à l'instant figuré par la flèche verticale. La clé de sélection de la station A C_SEL_A = 1011001 est plus prioritaire que celle de la station B C_SEL_B = 1001001, c'est à dire qu'elle code en binaire un entier plus grand.

La figure 9 représente une technique classique de modulation par étalement de spectre pour une émission dans un intervalle du slot de sélection C_SEL. Le message est multiplié par un signal temporel périodique CPA obtenu par un code pseudo-aléatoire constitué d'une série aléatoire de 1 et de -1. En réception, lorsque ce signal pseudoaléatoire est multiplié par lui même, on obtient un pic d'auto-corrélation. Ainsi il est facile de pouvoir discerner la présence d'un tel signal avec la seule présence d'un bruit. De façon préférentielle, dans le protocole de sélection représenté à la figure 7, les intervalles d'émission pourront utiliser une technique d'étalement de spectre avec un signal porteur présentant une forte auto-corrélation. Dans le protocole de sélection, les étapes d'écoute utiliseront un filtre adapté avec le même code pseudo-aléatoire que les tâches d'émission.

Dans la suite nous allons décrire comment le protocole de sélection peut fonctionner en complément d'un réseau de télécommunication par multiplexage temporel tel qu'il peut déjà exister dans l'art.

Un protocole à multiplexage temporel fonctionne en général et de manière connue de façon à utiliser une trame périodique comme celle représentée à la figure 4, chaque trame étant constituée d'une même série de slots de transmission. Lors d'une entrée dans le réseau de télécommunication, une entité source va écouter toute une trame périodique complète avant de pouvoir transmettre. La station pourra déterminer le statut des slots de transmission de cette trame périodique.

Ce statut pourra être :

- libre, cela signifie que le slot de transmission désigné ne contient pas d'information, c'est à dire que le slot de transmission ne contient pas d'information décodable et que le niveau de signal reçu sur ce slot est inférieur à un seuil prédéfini,

- occupé et décodable, cela signifie que l'entité source a pu détecter et décoder un message dans le slot de transmission,

- occupé et non décodable, dit encore en collision, cela signifie que l'entité source a pu détecter un signal dans le slot de transmission mais n'a pas pu le décoder. Cela signifie également que deux entités source différentes ont tenté de transmettre sur ce slot simultanément, l'ayant vu libre.

L'information qu'une entité source peut obtenir sur un slot de transmission par son écoute de la trame sera consolidée par les informations contenues dans les champs I_T des slots de transmission, comme montré en figure 5, qui avant les parties utiles PL des slots de transmission, contiennent les statuts des slots tels qu'observés par les autres entités source faisant déjà partie du réseau de télécommunication. En effet, lorsqu'une entité source émet dans le slot de transmission, elle renseigne avant la partie utile des données qu'elle envoie un champs contenant le statut des slots tel qu'elle a pu les observer durant son écoute de la trame temporelle.

En somme une entité source peut savoir le statut d'un slot de transmission i dans la trame temporelle d'abord par son écoute de celle-ci, puis par la lecture dans chaque slot de transmission du champ avant l'envoi des données utiles.

Lorsqu'une entité source cherche à transmettre dans un slot de transmission, elle va donc préalablement étudier le statut des slots de la trame temporelle. Elle va donc rechercher préférentiellement un slot libre ou s'il n'y en existe pas un slot en collision, car ce dernier sera normalement devenu libre. C'est donc sur ce slot de transmission de la trame temporelle que la station va tenter de transmettre ses informations. Le choix parmi les slots libres ou en collision sera aléatoire de sorte que plusieurs entités sources qui vont observer des conditions d'occupation de la trame temporelle à priori proches ne choisissent pas le même slot de transmission pour leurs tentatives de transmission. Cependant, ce processus aléatoire n'est pas suffisant pour assurer d'assez fortes probabilités pour que deux entités sources ne décident pas de transmettre leurs informations sur le même slot simultanément, et entrent alors en collision. Cela pose problème car la transmission d'informations n'est alors pas décodable et doit être réitéré lors d'un autre slot de transmission de la trame suivante. L'envoi des informations est donc retardé, ce qui est très dommageable pour des informations de nature urgente.

L'invention peut parfaitement s'adapter à ce cas général et connu et palier aux problèmes ci-dessus. Ainsi selon l'invention on ajoute un slot de sélection avant chaque slot de transmission de chaque trame. Les slots de sélection peuvent être libres ou occupés, au même titre que les slots de transmission qui les suivent. Cependant, grâce à l'invention, les entités sources, avant le choix d'utilisation d'un slot de transmission qu'ils pensent libre, participent à un protocole de sélection durant le slot de sélection qui précède. Comme déjà décrit, le protocole de sélection est d'une telle ingéniosité que les chances sont très faibles que deux des entités sources, qui choisissent simultanément d'utiliser le même slot de transmission estimé libre et participent donc au protocole de sélection qui précède, sortent vainqueurs chacun du protocole de sélection. Ainsi, au contraire de l'art antérieur décrit, une seule entité source aura l'exclusivité de slot de transmission choisi. La cas ici décrit correspond à l'étape 100 du logigramme de sélection qui n'a l'autorisation de s'effectuer que si l'entité source a déterminé qu'un slot de transmission est favorable pour la transmission.

Grâce à l'invention, on peut même imaginer ne plus configurer les entités sources pour qu'elles écoute l'occupation de la trame avant de transmettre. Par exemple, chaque entité source est configurée pour participer à tous les protocoles de sélection possibles des slots de sélection. Comme décrit en lien avec l'invention, chaque entité source peut modifier sa force dans les protocoles de sélection, ce qui modifie ses chances d'en sortir vainqueur, en modifiant sa clé de sélection par exemple. Ainsi, on peut déterminer pour chaque entité source un niveau de priorité qui influe sur la force de sa clé de sélection, et qui est fonction par exemple de l'urgence de l'information à transmettre, de son importance, de son âge, etc. Ainsi, la transmission d'informations est auto régulée selon leurs priorités, slot par slot, entre les entités sources. Dans ce cas de figure on peut même imaginer ne plus utiliser de trames cycliques. Si l'on décide de garder le principe d'utilisation de trames dans lesquelles chaque entité source garde préférentiellement le même slot, alors chaque entité source pourra augmenter sa force lors des protocoles de sélection des mêmes slots de transmission de chaque trame, et gardera à un niveau normal ou baissera sa force, voire ne participera pas, aux protocoles de sélection des autres slots de transmission de chaque trame. Cela n'empêchera pas une autre entité source de préempter ce slot en prenant une force encore plus élevée.

Ainsi, supposons qu'une entité source doive pour des raisons particulièrement urgentes, par exemple dans un réseau véhiculaire, un signalement d'un accident ou d'une situation dangereuse, envoyer une information d'alerte, elle pourra dans ce cas ne pas faire la recherche préalablement décrite d'un slot de transmission libre ou en collision, et transmettre dans un slot de transmission qui suivra rapidement après la génération dans l'entité source de l'information d'alerte.

Il est donc utile de réserver dans le cas d'utilisation d'une clé de sélection quelques bits de poids fort pour marquer une priorité. Dans la suite nous allons détailler une manière avantageuse du choix de la clé de sélection.

D'une manière avantageuse mais qui, bien sur, peut être implémentée avec plusieurs variantes nous conseillons, en référence à la figure 10 :

de fixer à 0 le premier bit de la clé de sélection B_staf. La raison de ce choix sera expliquée dans la suite.

de réserver, pour les bits suivants de la clé de sélection, plusieurs bits, entre 1 et 2 de préférence, à une partie de la clé B_prio, qui sera fonction de l'importance et/ou l'urgence du message comme de sa priorité ou de son échéance. On pourra envisager dans le niveau MAC de la station une fonction qui traduira la priorité ou l'échéance en une clé binaire ; plus l'importance ou l'urgence du message sera grande, plus grand sera l'entier codé par la clé de sélection.

- de fixer les bits suivants de la clé de sélection B_alea de façon aléatoire.

On pourra avantageusement décider que toute clé de sélection doit se finir par un bit d'émission B_stae fixé à 1. De sorte, on sera sur de l'émission dans l'intervalle correspondant du slot de sélection. Ainsi cette émission sera la preuve du bon fonctionnement du protocole de sélection.

Le premier bit de la clé de sélection est préférentiellement fixé à 0. Cela indique que la première étape du protocole de sélection est une étape d'écoute. Cette obligation permet d'envisager une variante du protocole ou un slot de transmission précédent serait allongé en dehors de sa taille habituelle telle que représentée à la figure 3, et viendrait utiliser une partie du slot de sélection suivant dans la trame temporelle, comme montré en figure 11. Grâce à ce mécanisme on autoriserait, sous condition à préciser, à une entité source X ayant gagné la sélection lors du protocole de sélection S_SELi, de prolonger sa transmission S_TLi en dehors des limites fixées en principe sur le slot de transmission attribué, et pendant le slot de sélection S_SELi+l et le slot de transmission S_Ti+l suivants. Le fait que la première étape du protocole de sélection soit une écoute permet de détecter une telle situation pour une autre entité source Y et d'éviter que le message allongé transmis S_TLi ne soit perturbé par une autre transmission de l'entité source Y. Cette situation est représenté à la figure 11.

Les i bits suivants, avantageusement 1 <= i <= 2, permettent de coder 2^Ai niveaux de force ou de priorité ; si i= 2 nous aurions 4 niveaux possibles, contrairement à l'art antérieur qui n'en propose aucun. Ces niveaux de priorité peuvent être statiques, dans ce cas le niveau est choisi en fonction de l'urgence du message qui est à transmettre dans le slot de transmission S_T qui suit le slot de sélection. Dans un réseau véhiculaire, la plus forte priorité peut être gardée par exemple pour l'envoi de signalement d'un accident ou d'un incident potentiellement dangereux. La priorité juste en dessous pour l'envoi de notification de changement de direction ou de voie du véhicule pouvant éventuellement conduire à un danger. L'avant dernier niveaux de priorité peut être conservé pour des événements de moindre importance. La priorité la plus basse sera utilisée pour les messages courants. Il est aussi possible d'affecter les priorités de façon dynamique par exemple en fonction de l'échéance du paquet à envoyer. A titre d'illustration voici une affectation possible.

- échéance du paquet e < 50 ms, priorité 3 maximum

- échéance du paquet e telle que 50 ms < e < 100 ms, priorité 2

- échéance du paquet e telle que 100 ms < e < 500 ms, priorité 1

- échéance du paquet e telle que 500 ms < e, priorité 0.

Les bits suivants B_alea sont aléatoires. Leur nombre va dépendre des performances souhaitées dans le protocole de sélection et aussi du nombre maximal d'entités sources que le réseaux peut supporter. Dans le cas où le protocole de sélection opère au sein d'un protocole TDMA qui cherche déjà à répartir aléatoirement les entités sources sur les slots de transmission libres, le nombre d'entités sources en compétition éventuelle pour un slot de transmission est faible, de sorte qu'il ne doit pas être nécessaire de disposer d'un grand nombre de bits pour ces bits aléatoires.

Le dernier bit B_stae de la clé de sélection sera préférentiellement fixé à 1 de sorte que si, dans au moins une entité source, le protocole de sélection est allé à son terme, les autres entités sources qui écouteraient les slots de sélection sans participer au protocole de sélection auraient l'information que le slot de transmission à suivre doit en principe contenir de 1'information.

Claims (4)

1. Revendications

   Procédé de télécommunication entre entités sources fonctionnant en multiplexage temporel, formant un réseau de télécommunication, dans lequel des intervalles de temps en séquence, appelé slots de transmission, sont chacun attribuable à une des entités sources pour une transmission exclusive d'informations utiles, caractérisé en ce qu'au moins un des slots de transmission est précédé d'un intervalle de temps, appelé slot de sélection, pendant lequel les entités sources suivent un protocole, dit de sélection, prédéfini et commun d'écoute et d'émission dans le réseau de télécommunication, qui attribue à une des entités sources l'utilisation exclusive du slot de transmission qui suit.

   Procédé de télécommunication selon la revendication 1, caractérisé en ce que le slot de sélection est divisé en un nombre donné N d'intervalles de temps, le protocole de sélection consistant, pour chaque entité source, en une émission ou une écoute d'un signal identifiable pendant au moins certains de ces intervalles de temps du slot de sélection, les émissions et écoutes de signal identifiable étant régies par une clé binaire de sélection sur N bits, dont dispose chaque entité source.

   Procédé de télécommunication selon la revendication 2, caractérisé en ce que le signal identifiable présente un étalement de spectre à séquence directe utilisant un code offrant une grande auto-corrélation.
2. 4. Procédé de télécommunication selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que chaque entité source est configurée, dans le cas où durant un de ses intervalles d'écoute du slot de sélection, elle
3. 5 détecte l'émission d'un signal identifiable, pour ne plus émettre et se retirer du protocole de sélection, l'entité source sélectionnée par le protocole de sélection étant celle n'ayant jamais détecté d'émission de la part d'autres entités sources lors de
4. 10 ses intervalles d'écoute du slot de sélection.

   Procédé de télécommunication selon l'une des revendications 2 ou 4, caractérisé en ce qu'au moins une entité modifier de sélection.

   sources est configurée pour pouvoir façon dynamique sa clé binaire de

   Procédé de télécommunication selon l'une des revendications 2 à 5, caractérisé en ce qu'au moins une entité source est configurée pour pouvoir étendre sa transmission pendant un slot de sélection qui suit le slot de transmission sur lequel elle transmet, chaque entité source étant configurée pour toujours écouter pendant le premier intervalle de temps du slot de sélection, et pour se retirer du protocole de sélection si elle y entend une transmission.

   25 7. Procédé de télécommunication selon l'une des revendications 2 à 6, caractérisé en ce qu'il propose un mécanisme d'urgence, par lequel au moins une entité source est configurée pour modifier sa clé binaire vers une clé binaire codant un entier plus grand, ou

   30 bien maximum, lors du prochain protocole de sélection à venir, lorsque une information à transmettre est urgente.

   Procédé de télécommunication selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le multiplexage temporel consiste en une succession de trames, chaque trame étant formée d'une même succession de slots de transmission et de slots de sélection, et en ce que un second mécanisme d'affectation est configuré pour affecter un même slot de chaque trame à une seule entité source.

   Procédé de télécommunication selon la revendication 8, caractérisé en ce que lors de leur entrée sur le réseau de télécommunication, les entités sources sont configurées pour écouter les slots de transmission d'une première trame entière avant de tenter une transmission, et en ce que, lors de la trame suivante, elles sont chacune configurées pour ne participer qu'à au moins un protocole de sélection d'un slot de transmission détecté, dans la première trame, comme non utilisé ou utilisé par plusieurs autres entités sources simultanément.

   Dispositif de télécommunication fonctionnant en multiplexage temporel, configuré pour communiquer des informations utiles dans un réseau pendant des intervalles de temps en séquence, appelé slots de transmission, et configuré pour :

   - mettre en œuvre avant chaque slot de transmission, pendant un intervalle de temps appelé slot de sélection, un protocole dit de sélection pendant lequel il exécute une série d'écoutes et/ou d'émissions d'un signal identifiable dans le réseau de télécommunication,

   - et communiquer des informations utiles dans ledit slot de transmission seulement s'il ne détecte aucun signal identifiable pendant une période d'écoute du protocole de sélection.

   1/7

   NPf A

   NPf B

   NPf C

   NMf A

   NMf B

   SC '1 \ / NMf C