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WO2021110876A1 - Procede de transfert intercellulaire et reseau associe - Google Patents

Procede de transfert intercellulaire et reseau associe Download PDF

Info

Publication number
WO2021110876A1
WO2021110876A1 PCT/EP2020/084551 EP2020084551W WO2021110876A1 WO 2021110876 A1 WO2021110876 A1 WO 2021110876A1 EP 2020084551 W EP2020084551 W EP 2020084551W WO 2021110876 A1 WO2021110876 A1 WO 2021110876A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
base station
section
mobile terminal
propagation delay
value
Prior art date
Application number
PCT/EP2020/084551
Other languages
English (en)
Inventor
Xavier LAGRANGE
Original Assignee
Societe Du Grand Paris
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Societe Du Grand Paris filed Critical Societe Du Grand Paris
Publication of WO2021110876A1 publication Critical patent/WO2021110876A1/fr

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W36/00—Hand-off or reselection arrangements
    • H04W36/24—Reselection being triggered by specific parameters
    • H04W36/32—Reselection being triggered by specific parameters by location or mobility data, e.g. speed data
    • H04W36/324—Reselection being triggered by specific parameters by location or mobility data, e.g. speed data by mobility data, e.g. speed data
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W36/00—Hand-off or reselection arrangements
    • H04W36/08—Reselecting an access point
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W36/00—Hand-off or reselection arrangements
    • H04W36/24—Reselection being triggered by specific parameters
    • H04W36/32—Reselection being triggered by specific parameters by location or mobility data, e.g. speed data
    • H04W36/326—Reselection being triggered by specific parameters by location or mobility data, e.g. speed data by proximity to another entity
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02D—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES [ICT], I.E. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES AIMING AT THE REDUCTION OF THEIR OWN ENERGY USE
    • Y02D30/00—Reducing energy consumption in communication networks
    • Y02D30/70—Reducing energy consumption in communication networks in wireless communication networks

Definitions

  • the invention relates to the field of land mobile radio including GSM (Global System for Mobile Communication), 4G (4 th Generation) as LTE (Long Term Evolution in English) or 5G (5 th generation). It relates more particularly to the blind handover methods implemented in radio-mobile networks.
  • GSM Global System for Mobile Communication
  • 4G 4 th Generation
  • LTE Long Term Evolution in English
  • 5G 5 th generation
  • the invention finds a preferred application for reducing signaling and optimizing the energy consumption of mobile terminals, in particular in the context of rail transport networks.
  • the term “mobile terminal” will denote any device suitable for communicating with radio-mobile networks, according to a communication protocol conforming to a radio-mobile standard of the GSM, 3G, 4G or 5G type.
  • the mobile terminal is commonly referred to as a mobile station (Mobile Station in English) in the GSM field, or user equipment (User Equipment in English) in the 3G, 4G and 5G fields.
  • a mobile terminal can be a mobile phone (e.g. smartphone), a laptop computer, a tablet or any connected object equipped with a radio-mobile communication interface.
  • the term “base station or relay antenna” will be used to denote any equipment of a radio-mobile network ensuring communication between the mobile terminals and the telephone network (2G) and the Internet (3G, 4G).
  • the base station can be more specifically designated by the term BTS (Base Transceiver Station) in the GSM or 2G domain or by the terms Node B, eNode B or gNodeB in the 3G, 4G and 5G domains.
  • BTS Base Transceiver Station
  • handover will denote any method or set of operations implemented to allow a mobile terminal to change radio cell, without interrupting a conversation or a data transfer. In progress.
  • radio cell or radio coverage cell or section (radio) or segment (radio)
  • a geographical area under radio control will be designated. of a base station of a cellular network.
  • the space is divided into several radio cells, each base station being able to manage one or more radio cells.
  • radio site will denote any geographical location where a base station carrying one or more antennas is located.
  • moving the mobile terminal out of the coverage cell carrying a communication in progress requires transferring this communication to another coverage cell called the target cell.
  • the target cell By communication, we will understand any type of communication session or mobile data transfers implemented in the radio-mobile network.
  • the mobile terminal sends radio measurements back to the mobile radio network which will decide on the target base station to be selected for performing the handover.
  • the radio measurements to be carried out are indicated by the network specifically to each terminal when the radio connection is established in an RRC-ConnectionReconfiguration message.
  • the technical recommendations of the 3GPP standards explicitly mention the possibility of carrying out a blind handover, that is to say of triggering a cell transfer, even when the mobile terminal has not transmitted any measurements to the network.
  • no indication is given about the criteria or parameters to be used and / or conditions to be verified in order to achieve such a cell handover.
  • the patent document EP 2750 444 (ZTE Corporation) describes a method of handover or blind redirection using a history of handovers or redirects operated for each mobile terminal. More precisely, the selected target cell is the one that exhibits the greatest number of successful handovers or redirects accumulated over a reference time interval. This method is described as being able to achieve increased precision or reliability in the selection of the target cell while saving network resources.
  • the patent document EPI 575324 (France Telecom) describes a blind handover method based on the estimation of predefined probabilities to identify the most suitable target cell, that is to say the one which would provide the mobile terminal with measurements. highest quality radio compared to other cells. These probabilities are calculated according to predetermined parameters and generally used to evaluate the quality of a communication link, such as the CPICH (Common Pilot Channel), in particular the CPICH E c / Io (energy per chip / total interference) or the CPICH RSCP (Received Signal Code Power).
  • CPICH Common Pilot Channel
  • Io energy per chip / total interference
  • CPICH RSCP Receiveived Signal Code Power
  • the rate at which the mobile terminals must change the coverage cell for a given call is all the higher as the speed of the means of transport, such as the train, is high, which has the effect of increasing the transmission of signaling data from the terminals to the networks and the analysis of this information by the networks using conventional handover mechanisms.
  • One of the objectives of the present invention is to provide a blind handover or blind redirection method making it possible to significantly reduce the level of signaling in radio-mobile networks as well as the energy consumption of mobile terminals, in particular in the field. rail or road transport.
  • the invention provides a method of blind handover of a communication in progress between a mobile terminal and a base station, to a target base station in a cellular radio network comprising a plurality of configured base stations.
  • a method of blind handover of a communication in progress between a mobile terminal and a base station to a target base station in a cellular radio network comprising a plurality of configured base stations.
  • each section being defined between one or more pairs of base stations, each base station separating a first section a second section adjacent to the first section and comprising two directional antennas, one of which points towards the first section and the other of which points to the second section, so that each of said sections is covered by at least two base stations.
  • the method comprises, for each base station covering said section in which the mobile terminal is located, the following steps executed by an information processing device: after having stored in a memory accessible by said plurality of base stations, Nl values of a propagation delay between the mobile terminal and each of the base stations covering the section in which the mobile terminal is located, where N denotes a natural number strictly greater than 1, the Nl values being determined between two instants ti and t Neither ; - determination of the N th value of said propagation delay for each base station;
  • the temporal evolution of the propagation delay of the mobile terminal relative to the base station is a reliable indicator to detect if the mobile terminal is approaching of a base station and consequently trigger the transfer or redirection of the current session, without the mobile terminal having to perform radio measurements and send them to the network.
  • the signaling in the network and the power consumption of the mobile terminal are reduced.
  • network and terminal resources are saved.
  • the base station selected during the selection step is that for which said N th value of the propagation delay is the smallest.
  • This characteristic is particularly advantageous in the case where the mobile terminal is located in a section covered by a plurality of base stations, for example on a section of railway having several branches.
  • the target base station is the one which estimates the smallest propagation delay among all the base stations covering this section.
  • the method further comprises the following steps, as soon as the future transfer time is estimated:
  • the threshold has a constant value.
  • the threshold is defined dynamically.
  • the respective antennas of two consecutive base stations covering said each section are configured to transmit in a synchronized manner according to a simultaneous broadcasting technique. Since the two sectors covering the same section between two consecutive radio sites operate according to a simultaneous broadcast (simulcast) mode, the blind handover can be triggered when the propagation delay becomes zero or close to 0.
  • the propagation delay is determined as a function of a time advance parameter (or transmission anticipation parameter) intended for said mobile terminal to adjust a transmission time of said mobile terminal.
  • this time advance parameter is already implemented in the LTE standard, in response to the synchronization words sent to the mobile terminals by the base stations at regular time intervals.
  • the transfer of the communication in progress is carried out as soon as the instantaneous value of the propagation delay is less than or equal to said predetermined threshold.
  • this time advance parameter is already implemented in the LTE standard in response to the synchronization words sent to the mobile terminals by the base stations at regular time intervals.
  • the preparation time is determined as a function of said future transfer time and a speed of movement of the mobile terminal.
  • the future transfer time is estimated by an extrapolation method from a set of values of said propagation delay previously stored in said memory.
  • the invention also relates to a radio-mobile communication network comprising: a plurality of base stations configured to provide a plurality of radio coverage sections along a transport path, each section being defined between one or more pairs of base stations , each base station separating a first section of a second section adjacent to the first section and comprising two directional antennas, one of which points towards the first section and the other of which points towards the second section, so that each of said sections is covered by at least two monitoring stations.
  • a mobile terminal adapted to move along said transport path and to communicate with at least one base station of a coverage section in which said mobile terminal is located; said network further comprising an information processing device suitable for implementing the steps of the method as described above.
  • the propagation delay estimated as a function of a time advance parameter, such as the timing advance is an absolute criterion making it possible to trigger the handover, the value of this criterion necessarily tending towards 0, when the mobile terminal arrives near a base station which will be designated as the target base station. Indeed, at this location, the propagation delay between the mobile terminal and the base station is negligible.
  • the transport track is a track, such as a railway track, along which a vehicle, such as a train, in which said mobile terminal is located, moves.
  • the network comprises at least one branch node, from which the transport path is divided into several branches, so that at least one section is covered by a plurality of base stations .
  • the method can be implemented in the case where the mobile terminal is located at a junction which may have several branches.
  • the invention also relates to a computer program comprising instructions suitable for implementing the steps of the method as described above, when said program is executed on a computer.
  • the invention also relates to an information storage means, removable or not, partially or totally readable by a computer or a microprocessor comprising code instructions of a computer program for the execution of the steps of the method as described. above.
  • FIG. 1 illustrates an example of a mobile radio network suitable for providing radio frequency coverage along a railway line.
  • FIG. 2 schematically illustrates a system according to one embodiment of the invention.
  • FIG. 3 illustrates an embodiment of the method according to the invention.
  • FIG. 4 illustrates an alternative embodiment of the method according to the invention.
  • FIG. 5 illustrates a temporal decrease in the propagation delay used according to an embodiment of the method of the invention.
  • FIG. 6 illustrates an example of linear regression of the propagation delay used according to an alternative embodiment of the method of the invention.
  • FIG. 7 illustrates an example of the architecture of a device suitable for implementing the method according to one embodiment of the invention.
  • FIG. 8 illustrates an example of a branched linear network in which the invention is implemented.
  • This propagation delay is determined, for example, by a time advance mechanism conventionally implemented in radio-mobile networks to synchronize the transmission of the mobile terminals. According to the present invention, this mechanism is exploited for the purpose of assisting a blind handover process.
  • this propagation delay may be determined by a time advance parameter according to a time advance mechanism, as provided for in a radio-mobile communication standard.
  • timing advance mechanism consists of. This mechanism was initially designed for second generation GSM-type radio-mobile networks and was then reused in LTE networks to ensure the synchronization of emissions from mobile terminals on the uplink ⁇ i.e. from the terminal to the base station). It can also be applied to 5G networks as well as future generations of mobile networks. However, for the sake of clarity, the timing advance mechanism will now be described based on the GSM standard, without this being restrictive.
  • the base stations regularly transmit synchronization words (or synchronization messages) which are searched for by the mobile terminals, the latter being able to synchronize with the synchronization signal transmitted by the station.
  • synchronization words or synchronization messages
  • the objective of this synchronization is to preserve intracellular orthogonality on the uplink path, ie when several mobile terminals located within the same coverage cell transmit to the same base station, and consequently to limit interference or interference in the presence of these terminals.
  • the synchronization is acquired by the mobile terminal with a delay which corresponds to the propagation delay of the transmitted radio signal, this delay being designated Q below.
  • this delay Q is considered to be proportional to the distance which separates the base station from the mobile terminal.
  • the presence of obstacles causing multiple reflections and diffractions means that the path followed by the radio waves can be greater than this distance.
  • TDM Time Division Multiplexing
  • the base station transmits to the mobile terminal a right of speech information allowing the mobile terminal to know the next interval during which it will be authorized to transmit.
  • the speaking right is effective on the 4th time interval (about 4 ms) after receiving said speech right information.
  • This time interval is perceived by the terminal with a delay equal to Q.
  • the propagation time on the uplink channel is equal to that on the downlink Q (ie from the base station to the terminal)
  • a block of data sent by the terminal in the time slot allocated to it is received with an additional delay equal to Q, so that the data block is finally received by the base station with a delay equal to 2cq with respect to the synchronization.
  • a partial but effective interference can take place between the emissions from the two mobile terminals taking into account their respective propagation delays.
  • the timing advance mechanism intervenes to avoid such interference, by delaying the transmissions from each of the terminals according to their respective propagation delays.
  • the time advance parameter is acquired by an exchange between a terminal and a station in two phases as described below.
  • the terminal transmits a reference sequence of duration significantly shorter than the time interval in which it is authorized to transmit, to avoid causing interference on neighboring intervals.
  • the base station measures the round trip propagation delay, i.e. 2x9 and transmits to the mobile terminal a time advance instruction designated TA (Time Advance or Timing Advance in English) to adjust the times d. 'transmission of the next messages sent by the terminal on the upstream channel.
  • TA Time Advance or Timing Advance in English
  • This measurement is performed by the base station at regular time intervals, so as to regularly update the time advance parameter intended to advance the transmission of the terminal on the uplink link so as to compensate in real time the delay. round trip transmission.
  • the value of the time advance parameter is controlled by the network and transmitted regularly using control information (MAC Control Elements in the LTE standard).
  • the advance in time setpoint represents a transmission anticipation parameter that the terminal must respect to limit the risk of jamming or interference during the transmission of frames on the uplink.
  • the terminal transmits with an advance in time equal to the value of the parameter TA with respect to the synchronization.
  • the value of this transmission anticipation or TA time advance parameter corresponds to approximately 2cq, except for inaccuracies.
  • the terminal sends blocks of duration slightly shorter than the time interval to absorb these inaccuracies. Subsequently, the terms transmission anticipation parameter and time advance parameter will be used interchangeably to denote the same parameter referenced TA.
  • the unit of TA is 16 base time units Ts, or 0.521 ps, which corresponds to 150 meters of propagation delay, or a distance of 75 m between the terminal and the base station (assuming that the paths on the upward channel and on the downward channel are equivalent).
  • the time advance parameter TA is a particularly reliable indicator of the distance which separates the mobile terminal from the mobile station and has been shown that this parameter can be advantageously used to identify a target base station (ie station to which an ongoing call is to be transferred) as well as the time at which the handover is to be made, as part of a blind handover procedure.
  • the present invention makes it possible to reduce the signaling and to optimize the resources of the network and of the terminal.
  • a bi-sectored linear network as defined below, that it is possible to estimate with reliability the displacement of a mobile terminal to deduce therefrom the target base station towards which the terminal is moving.
  • a particular embodiment of the invention will now be described in the context of an LTE network with reference to FIG. 1.
  • the invention could obviously be applied to other types of radio-mobile networks (eg. 2G, 5G) implementing a time advance mechanism (TA) provided for synchronizing the transmissions from the mobile terminals on the channel. rising.
  • TA time advance mechanism
  • Such a network could be deployed along any rail transport axis, such as a tram or metro line or any road transport axis such as a motorway.
  • the network illustrated in FIG. 1 comprises a plurality of base stations BS1, BS2, BS3 distributed along a railway track A, on which a train runs, inside which there is a mobile terminal MS. It is assumed that the mobile terminal is in communication with the base station BS 1 and that a blind handover will be implemented according to the invention.
  • the network is said to be “linear” in the sense that the base stations are distributed one after the other by following the route of a transport route (eg railway line, tramway, motorway, canal. , etc). From a geometric point of view, it will be understood that this path can be in practice linear or curvilinear or mixed (i.e. comprising linear portions and curvilinear portions).
  • a transport route eg railway line, tramway, motorway, canal. , etc.
  • the linear network may include one or more branches, so that the track is divided into several branches.
  • This type of branch network is considered linear, since for a given path, the terminal follows a path at least linear in pieces, where each branch is covered by a set of base stations, as defined above.
  • the rail network includes a NE branch node, from which run several linear tracks A.l, A.i, A.j.
  • three branched tracks have been shown on the NE branch node, called branch tracks.
  • N branch routes where N is a natural number greater than or equal to 2.
  • the base stations are distributed along the rail line, so as to provide a plurality of coverage cells.
  • the network is linear, we will speak of radio coverage segments or sections SI, S2, SI ’, S2.1, S2.i, S2.j to denote coverage cells.
  • SI, S2, SI radio coverage segments or sections SI, S2, SI ’, S2.1, S2.i, S2.j to denote coverage cells.
  • S2, SI radio coverage segments or sections SI, S2, SI ’, S2.1, S2.i, S2.j
  • the railway track A ' has a branch NE giving rise to three branches or branch track Al, Ai, Aj, so that the section S 1' in which the mobile terminal MS is located is covered by four base stations BS1 ', BS2.1, BS2.Î, BS2.j.
  • the train passes successively under the cover from one base station to another in a predetermined order.
  • the sequence of base stations to which the terminal will have to connect successively within the framework of the handover process is completely deterministic for a given path.
  • the term “bi-sectorized network” will denote any mobile radio network in which each coverage section between a pair of consecutive base stations comprises two sectors, each of the two sectors being supplied respectively by a separate base station.
  • the term sector refers to the geographic area covered by an antenna of a base station within a coverage section.
  • any base station located between two adjacent sections has a first antenna pointing towards a first section and a second antenna pointing towards a second section adjacent to the first section.
  • each section of the network, between two consecutive base stations is covered by two sectors, each of the sectors being provided by a separate base station.
  • FIG. 1 illustrates an example of a two-sector network within the meaning of the invention as defined above.
  • This network is bi-sectorized, in the sense that each base station BS1, BS2, BS3 comprises two antennas ⁇ A1.0, A1.l ⁇ , ⁇ A2.1, A2.2 ⁇ , ⁇ A3.2, A3. 3 ⁇ , each of which points to a separate section ⁇ SI, S2 ⁇ , ⁇ S2, S3 ⁇ , so that each section SI, S2 is covered by two separate antennas ⁇ Al.l, A2.1 ⁇ , ⁇ A2.2 , A3.2 ⁇ belonging to separate base stations BS1, BS2, BS3 arranged on two separate sites.
  • the section SI in which the mobile terminal MS is located is covered by an antenna A1.l of the base station BS1 and by an antenna A2.1 of the next base station BS2.
  • the latter receives synchronization signals from two consecutive base stations covering this segment.
  • the section SI ′ is covered by all of the base stations BS1 ′, BS2.1, BS2.Î, BS2.j, so that a signal transmitted by a mobile terminal MS located inside the coverage section SI 'is received by all of these base stations.
  • the section SI 'in which the mobile terminal MS is located can be likened to a set of pairs of consecutive base stations ⁇ BS1', BS2.1 ⁇ , ⁇ BS1 ⁇ BS2.Î ⁇ , ⁇ BS1 ⁇ BS2.j ⁇ , so that for each pair of base stations, the network is considered to be bi-sectorized as described above.
  • each of the base stations BS1 ′, BS2.1, BS2.Î, BS2.j comprises a first antenna A1.l, A2.1.1, A2.L1, A2.jl respectively pointing to the section S 1 'in which is the mobile terminal MS and a second antenna A1.0, A2.1.2, A2.L2, A2.j.2 respectively pointing to a section adjacent to the section SI' according to l example of Figure 8.
  • the network is configured according to a simultaneous transmission or broadcasting mode called “simulcast", so as to ensure transmission diversity on the downlink.
  • the two base stations of the same segment (or section) can transmit the same signal or interdependent signals, for example according to a diversity technique commonly designated by Alamouti, as described in article by Siavash M. Alamouti, entitled “A simple transmit diversity technique for wireless communications” and published in IEEE Journal on Selected Areas in Communications, 16 (8): 1451-1458, 1998.
  • the signal (or interdependent signals) transmitted on the downlink is distributed by two antennas each located on separate radio sites as illustrated in FIG. 1, unlike a conventional bi-sectorization scheme, where these signals are transmitted by two antennas located on the same radio site.
  • each of the base stations BS1, BS2 covering a coverage section in which the mobile terminal MS is located determines the value of the propagation delay DPI, DP2.
  • DPI propagation delay
  • each of the base stations BS1 ′, BS2.1, BS2.i, BS2.j determines the propagation delay associated with the mobile terminal MS.
  • FIG. 2 schematically illustrates a system, in which the present invention is implemented according to a particular embodiment.
  • This system consists of three base stations BS 1, BS2, BS3 and a mobile terminal
  • Each of these base stations is adapted to determine the propagation delay between itself and the mobile terminal, denoted respectively DPI, DP2, DP3.
  • the system comprises a device 3 suitable for carrying out the steps of the method according to the invention which will be described below.
  • this device is a server 3 or any other device having a conventional computer architecture connected to or integrated into the radio-mobile network 2.
  • the server 3 comprises a memory 4, in which all the values of the propagation delays estimated by all or part of the base stations BS1, BS2, BS3 are stored. Assuming that the mobile terminal MS is located in the coverage section S 1 between the base stations BS1 and BS2, only the propagation delay values estimated by the stations BS1 and BS2 will be stored in the memory 4, for example, as illustrated in table 41, where each row groups together the propagation delay values determined at a given instant t.
  • the DPI propagation delay, DP2 is effectively measured at least by each of the two base stations BS1, BS2 covering the section SI in which the mobile terminal MS is located, only one of these two propagation delays will not be considered for the remainder of the process according to the invention.
  • the method is suitable for selecting the smallest propagation delay among the measured propagation delays DPI, DP2.
  • the propagation delay is determined from a time advance parameter TA transmitted to the terminal by the base station BS according to a conventional time advance mechanism.
  • TA time advance parameter
  • FIG. 3 illustrates, in the form of a flowchart, the method of the invention according to a particular embodiment.
  • N-1 values of the propagation delay DP are stored in a memory on the radio-mobile network, for all or part of the base stations of the network, during a prior storage step E0.
  • the Nl values of the propagation delays DPI, DP2 are determined by the base stations BS1 and BS2, between the instants ti and Î N - i and are stored in the memory 4 linked to the server 3, thus providing a history 41 of the values over the time range [ti, ... t Ni ]. It is assumed that the propagation delay DPI, DP2 is performed at each instant h, such that l ⁇ i ⁇ N, where N is an integer greater than or equal to 2.
  • the mobile terminal MS is located under the coverage of the base stations BS1 and BS2 but outside the coverage of the base station BS3.
  • the history 41 does not yet include a value of the propagation delay DP3 of the base station BS3, insofar as the mobile terminal MS is not yet in the range of this station.
  • this memory is accessible by all base stations via network 2.
  • This memory can be a hard disk or any other type of digital data storage medium.
  • the history is stored in the form of a database 4 or any equivalent.
  • the values of the propagation delay are stored for all the base stations covering a coverage section, in which the mobile terminal is located.
  • the values of the propagation delay associated with the mobile terminal for each of the base stations BS1 ′, BS2.1, BS2.Î, BS2.j are stored during step E0 , as described above.
  • each of the base stations B SI, ..., BSi of the section in which the mobile terminal MS is located determines during a step El, an N th value of the delay propagation denoted by DPI (N), ..., DPi (N) respectively.
  • Each value DPi (N) determined at the instant Î N is stored by the server 3, in the database 4, during a storage step E3.
  • the base stations BS1 and BS2 respectively determine the DPI (N) and DP2 (N) values to time t N.
  • the DPI (N) and DP2 (N) values determined during step E1 are added to the database 4 during step E3.
  • the base station determines , during step El, the value of the N th value of the propagation delay denoted DP (N).
  • This DP (N) value is then stored during the storage step E3.
  • the server 3 performs a temporal analysis of the propagation delay DP, on the basis of all or part of the previously stored values DP (1), ..., DP (Nl), DP ( N) in database 4.
  • This analysis E5 aims to determine whether the propagation delay decreases so as to reach a predetermined reference threshold Th, according to the temporal evolution of said propagation delay.
  • the variation or evolution over time of the propagation delay determined in real time by this base station BS 1 is a reliable indicator of the radial speed of the mobile terminal with respect to the radio site which serves the mobile terminal ⁇ ie site on which the base station BS1 to which the terminal is currently connected) is located).
  • the movement of the mobile terminal is rectilinear and the base station is located on the axis of movement of the mobile terminal and the speed of movement of the mobile terminal is constant, then the variation of the propagation delay is linear.
  • the derivative of the propagation delay with respect to time is used to calculate the speed. According to one feature of the invention, the speed of movement is thus calculated. If the displacement is not rectilinear or if the speed is not constant, the shape of the displacement or the function giving the evolution of the speed makes it possible to provide an ad-hoc solution for each case.
  • the server 3 determines during a first test step E50, whether this value is strictly less than the previous stored value DP (Nl), checking whether the following condition is met: DP (N) -DP (N-1) ⁇ 0.
  • step E52 the server 3 determines, during a second test step E52, whether the value DP (N) is less than or equal to the threshold of predetermined reference Th, for which the handover must be initiated. For example, server 3 checks whether the following condition is met: DP (N) ⁇ Th.
  • step E1 the server 3 selects the target base station during the selection step E7 and causes the transfer of the communication in progress to the station. target base during the transfer step E10.
  • the bi-sectorized nature of the linear network as defined above advantageously makes it possible to trigger a blind handover only on the basis of the analysis of the propagation delay with respect to the predetermined reference threshold Th.
  • the predetermined reference threshold Th is set at a value substantially equal to 0.
  • simulcast contraction of simultaneous broadcast in English
  • simulcast will denote any technique of simultaneous broadcasting of the same content on a given section, from two different radio sites, this content being able to be coded differently.
  • a handover will be triggered i) every other time for a value of the DP propagation delay equal to or close to 0, when the terminal passes next to the radio site concerned and ii) once on two for another value to be determined, when the terminal passes from a cell / sector of one radio site to a cell / sector of another radio site.
  • a reference threshold value is necessary to trigger the handover.
  • learning eg according to an artificial intelligence algorithm
  • the reference threshold Th is an absolute criterion for triggering the handover.
  • the server 3 determines, during the analysis of the time evolution E5, that the propagation delay DP determined by the second base station BS2 decreases as a function of time. The value of this propagation delay will reach the reference threshold, as soon as the mobile terminal passes in front of the second base station BS2. In the example illustrated in FIG. 5, the value of the propagation delay DP reaches at the instant t5 a value less than the predetermined threshold Th. It is precisely at this instant t5 that the server 3 determines that the target base station is the BS2 base station as illustrated in the example of FIG. 1, during the selection step E7 and sends a command to initiate the handover to cause the communication in progress to switch to the second base station BS2 during the 'step E10.
  • the base station selected during the selection step E7 is that for which said N th value the propagation delay is the smallest.
  • the time analysis E5 already described with reference to FIG. 3 is supplemented by an estimation step E72 aimed at predicting the instant at which the value of the time advance criterion will reach the reference threshold Th, as illustrated in FIG. 6. Steps E1, E3, E5, E7, E10 already described with reference to FIG. 3 remain valid for FIG. 4.
  • the estimation step E72 is performed, as soon as a tendency to decrease the propagation delay DP is observed by the server 3 without reaching the threshold Th, that is to say, for example as soon as the test of step E50 has been positive ⁇ ie DP (N) -DP (N-1) ⁇ 0) a certain number of times but the test of step E52 remains negative (i.e. DP (N)> Th).
  • the method comprises an additional test step E70 adapted to increment a value of a counter as soon as the result of step E52 is negative and to test whether the value of this counter is greater than or equal to a reference value. predetermined. If so, estimating step E72 is performed. Otherwise, the process resumes from step El.
  • the estimation carried out during step E72 can be implemented by the server 3, for example, by applying a linear regression method or any other suitable extrapolation method.
  • the server 3 can take into account all or part of the values of the propagation delay DP previously stored for the base station concerned.
  • the server 3 performs this estimation by linear regression, taking into account the previous values of the propagation delay at times t0, t1, t2, t3 and t4.
  • the propagation delay DP (t) decreases over time, thus indicating that the mobile terminal MS is moving towards the base station BS2, the target station to which the handover will have to be done later.
  • the mobile terminal MS is not sufficiently close to the base station BS2 to trigger the handover because the propagation delay value remains greater than the reference threshold Th but the server 3 estimates at this instant t4, the future moment th 'of initiation of the handover, called the estimated time of initiation.
  • the server 3 determines, during a step E74 as illustrated in FIG.
  • a time of activation ta from which the equipment and / or resources necessary to transfer the communication in progress to the target base station will be activated.
  • activation we understand any operation necessary to make the equipment and / or resources of the network ready to carry out the transfer of the communication in progress (e.g. wake-up, configuration, settings, etc.).
  • the invention provides for anticipating the initiation time of the transfer of the communication, taking into account a preparation time At of the resources and / or equipment of the network necessary to perform the handover at the desired time.
  • the preparation time is a previously defined parameter, the value of which is at least equal to the average time required to activate all the equipment and / or resources necessary for the handover.
  • the server 3 sends a preparation command to the network to activate in advance the resources necessary to make so that the intercell transfer can be performed very quickly, ie as soon as the time-decreasing propagation delay actually reaches the predetermined reference threshold ⁇ ie positive test during step E52: DP (N) ⁇ Th).
  • FIG. 7 is a schematic block diagram of an information processing device 3 for implementing one or more embodiments of the invention.
  • the information processing device 3 can be a peripheral, such as a microcomputer, a workstation or a mobile telecommunications terminal.
  • Device 3 has a communication bus connected to:
  • a central processing unit 3.1 such as a microprocessor, denoted CPU
  • a random access memory 3.2 denoted RAM
  • the executable code of the method for carrying out the invention as well as the registers suitable for recording the variables and parameters necessary for the implementation of the method according to embodiments of invention
  • ROM read-only memory
  • computer programs for implementing the embodiments of the invention
  • Network interface 3.4 connected to a communication network on which digital data to be processed are transmitted or received.
  • Network interface 3.4 may be a single network interface, or composed of a set of different network interfaces (eg wired and wireless, interfaces or different types of wired or wireless interfaces). Data packets are sent over the network interface for transmission or are read from the network interface for reception under the control of the software application running in processor 3.1;
  • a user interface 3.5 for receiving inputs from a user or for displaying information to a user;
  • an input / output module 3.7 for receiving / sending data from / to external devices such as hard disk, removable storage media or others.
  • the executable code can be stored in a read only memory 3.3, on the storage medium 3.6 or on a digital removable medium such as for example a disk.
  • the executable code of the programs can be received by means of a communication network, via the network interface 3.4, in order to be stored in one of the storage means of the communication device 3, such as the storage medium 3.6, before being executed.
  • the central processing unit 3.1 is suitable for controlling and directing the execution of instructions or portions of software code of the program or programs according to one of the embodiments of the invention, instructions which are stored in one. of the aforementioned storage means. After power-up, the CPU 3.1 is capable of executing instructions stored in the main RAM memory 3.2, relating to a software application, after these instructions have been loaded from the ROM for example. Such software, when executed by processor 3.1, causes the steps of the flowcharts shown in Figures 3 and 4 to be executed.
  • the apparatus is a programmable apparatus which uses software to implement the invention.
  • the present invention can be implemented in hardware (eg, in the form of a specific integrated circuit or ASIC).
  • the present invention is particularly advantageous insofar as:

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

Abstract

L'invention concerne un procédé de transfert intercellulaire d'une communication en cours entre un terminal mobile (MS) et une station de base (BS1) vers une station de base cible (BS2) dans un réseau radio-mobile linéaire bi-sectorisé. Le réseau comprend une pluralité de stations de base (BS1, BS2, BS3) configurées pour assurer une couverture radio le long d'une voie de transport (A) selon laquelle le terminal mobile se déplace selon une pluralité de sections (S1, S2, S3) couvertes chacune (S1) par au moins deux stations de base distinctes (BS1, BS2). Le transfert intercellulaire est déclenché lorsqu'un délai de propagation (DPS1, DP2) entre le terminal mobile (MS) et une station de base déterminé selon un paramètre d'anticipation de transmission, tel qu'un paramètre d'avance en temps, décroit de manière à passer en dessous d'un seuil prédéterminé.

Description

PROCEDE DE TRANSFERT INTERCELLULAIRE ET RESEAU ASSOCIE
Domaine technique de l'invention
L'invention a trait au domaine des radiocommunications mobiles terrestres notamment GSM ( Global System for Mobile Communication ), 4G (4eme Génération) selon le standard LTE ( Long Term Evolution en anglais) ou 5G (5eme Génération). Elle concerne plus particulièrement les procédés de transfert intercellulaire aveugle ( blind handover en anglais) mis en œuvre dans les réseaux radio-mobiles.
L'invention trouve une application privilégiée pour réduire la signalisation et optimiser la consommation énergétique des terminaux mobiles, en particulier dans le cadre des réseaux de transports ferroviaires.
Arrière-plan technique
Par la suite, on désignera par terminal mobile tout dispositif adapté à communiquer avec les réseaux radio-mobiles, selon un protocole de communication conforme à une norme radio-mobile de type GSM, 3G, 4G ou 5G. Le terminal mobile est communément dénommé station mobile ( Mobile Station en anglais) dans le domaine GSM, ou équipement utilisateur ( User Equipment en anglais) dans les domaines 3G, 4G et 5G. Par exemple, un terminal mobile peut être un téléphone portable ( e.g . smartphone ), un ordinateur portable, une tablette ou tout objet connecté équipé d'une interface de communication radio-mobile.
Par la suite, on désignera par station de base ou antenne-relais tout équipement d'un réseau radio-mobile assurant la communication entre les terminaux mobiles et le réseau téléphonique (2G) et Internet (3G, 4G). La station de base peut être plus spécifiquement désignée par le terme BTS {Base Transceiver Station ) dans le domaine GSM ou 2G ou par les termes Node B, eNode B ou gNodeB dans les domaines 3G, 4G et 5G.
Par définition, on désignera par transfert intercellulaire (ou handover en anglais), tout procédé ou ensemble d'opérations mises en œuvre pour permettre qu'un terminal mobile change de cellule radio, sans interruption d'une conversation ou d'un transfert des données en cours.
Par la suite, on désignera par cellule radio (ou cellule de couverture radio) ou section (radio) ou encore segment (radio), une zone géographique sous le contrôle radio d’une station de base d’un réseau cellulaire. Dans un réseau cellulaire, l’espace est découpé en plusieurs cellules radio, chaque station de base pouvant gérer une ou plusieurs cellules radio. Par la suite, on désignera par site radio , tout emplacement géographique, où est implantée une station de base portant une ou plusieurs antennes. De manière classique, le déplacement du terminal mobile hors de la cellule de couverture portant une communication en cours nécessite de transférer cette communication vers une autre cellule de couverture dite cellule cible. Par communication , on comprendra tout type de session de communication ou de transferts de données mobiles mises en œuvre dans le réseau radio-mobile. Pour identifier la cellule cible la plus adaptée, le terminal mobile fait remonter des mesures radio au réseau radio-mobile qui décidera de la station de base cible à sélectionner pour effectuer le transfert intercellulaire. Les mesures radio à réaliser sont indiquées par le réseau spécifiquement à chaque terminal à l'établissement de la connexion radio dans un message RRC-ConnectionReconfiguration. Les recommandations techniques des normes 3GPP mentionnent explicitement la possibilité de procéder à un transfert intercellulaire aveugle ( blind handover), c'est-à-dire de déclencher un transfert cellulaire, même lorsque le terminal mobile n'a transmis aucune mesure au réseau. Toutefois, aucune indication n'est donnée à propos des critères ou paramètres à utiliser et/ou conditions à vérifier pour réaliser un tel transfert cellulaire. Par la suite, on qualifiera d 'aveugle, tout procédé de transfert intercellulaire dans lequel le terminal ne transmet pas de mesure radio aux stations de base du réseau radio-mobile.
Le document de brevet EP 2750 444 (ZTE Corporation) décrit un procédé de transfert intercellulaire ou de redirection aveugle exploitant un historique de transferts intercellulaires ou de redirections opérés pour chaque terminal mobile. Plus précisément, la cellule cible sélectionnée est celle qui présente le plus grand nombre de transferts intercellulaires ou redirections réussis cumulés sur un intervalle de temps de référence. Ce procédé est décrit comme pouvant atteindre une précision ou fiabilité accrue dans la sélection de la cellule cible en économisant des ressources réseaux.
Le document de brevet EPI 575324 (France Télécom) décrit un procédé de handover aveugle s'appuyant sur l'estimation de probabilités prédéfinies pour identifier la cellule cible la plus adaptée, c'est-à-dire celle qui fournirait au terminal mobile des mesures radio de qualité la plus élevée par rapport aux autres cellules. Ces probabilités sont calculées en fonction de paramètres prédéterminés et généralement utilisés pour évaluer la qualité d'un lien de communication, tels que le CPICH ( Common Pilot Channel ), en particulier le CPICH Ec/Io ( energy per chip/total interférence ) ou le CPICH RSCP ( Received Signal Code Power). II existe un besoin de fournir des solutions de transfert intercellulaire aveugle adaptées aux réseaux de transports nécessitant une connectivité continue à l'intérieur de véhicules (e.g. train, tramway, voitures, camions, bus, bateaux) se déplaçant sur un axe de communication (e.g. ligne ferroviaire ou voie ferrée, autoroute, canal), tout en économisant les ressources du réseau et des terminaux, en particulier en réduisant la signalisation requise pour les transferts intercellulaires. Ce besoin est d'autant plus fort que le déploiement de terminaux mobiles ne cesse d'augmenter dans le cadre d'une connectivité continue et étendue jusqu'à l'intérieur des véhicules.
Par ailleurs, la cadence à laquelle les terminaux mobiles doivent changer de cellule de couverture pour une communication donnée est d'autant plus élevée que la vitesse du moyen de transport, tel que le train, est élevée, ce qui a pour effet d'intensifier la remontée de données de signalisation des terminaux vers les réseaux et l'analyse de ces informations par les réseaux en utilisant des mécanismes de handover classiques.
Résumé de l'invention
Un des objectifs de la présente invention est de proposer un procédé de transfert intercellulaire aveugle ( blind handover ) ou de redirection aveugle permettant de réduire sensiblement le niveau signalisation dans les réseaux radio-mobiles ainsi que la consommation énergétique des terminaux mobiles, notamment dans le domaine des transports ferroviaires ou routiers.
A cet effet, l’invention propose un procédé de transfert intercellulaire aveugle d'une communication en cours entre un terminal mobile et une station de base, vers une station de base cible dans un réseau radio-cellulaire comprenant une pluralité de stations de base configurées pour fournir une pluralité de sections de couverture radio suivant une voie de transport, le long de laquelle le terminal mobile est destiné à se déplacer, chaque section étant définie entre une ou plusieurs paires de stations de base, chaque station de base séparant une première section d’une deuxième section adjacente à la première section et comprenant deux antennes directives dont l’une pointe vers la première section et dont l’autre pointe vers la deuxième section, de sorte que chacune desdites sections soit couverte par au moins deux stations de base.
Le procédé comprend, pour chaque station de base couvrant ladite section dans laquelle se trouve le terminal mobile, les étapes suivantes exécutées par un dispositif de traitement de l’information : après avoir stocké dans une mémoire accessible par ladite pluralité de stations de base, N-l valeurs d’un délai de propagation entre le terminal mobile et chacune des stations de base couvrant la section dans laquelle se trouve le terminal mobile, où N désigne un entier naturel strictement supérieur à 1, les N-l valeurs étant déterminées entre deux instants ti et tN-i ; - détermination de la Neme valeur dudit délai de propagation pour chaque station de base;
- stockage de ladite Neme valeur dans ladite mémoire pour chaque station de base; - analyse temporelle dudit délai de propagation entre le terminale mobile et chaque station de base, l’analyse comprenant les sous-étapes suivantes : - calculer l’évolution temporelle de la valeur du délai de propagation entre la (N- l)eme et la Neme valeur pour chaque station de base et si ladite valeur décroît au cours du temps ;
- déterminer si la Neme valeur est inférieure ou égale à un seuil prédéterminé , puis si cette Neme valeur est inférieure ou égale audit seuil prédéterminé :
- sélectionner la station de base pour laquelle ledit délai de propagation atteint une valeur inférieure ou égale audit seuil prédéterminé, cette station de base définissant alors la station de base cible;
- transférer la communication en cours vers ladite station de base cible ; ou si cette Neme valeur est strictement supérieure audit seuil prédéterminé:
- sélectionner la station de base pour laquelle il est estimé que ledit délai de propagation atteindra ledit seuil prédéterminé à un temps de transfert futur le plus proche, cette station de base définissant alors la station de base cible ;
- transférer la communication en cours vers la station de base cible lorsque ledit délai de propagation atteint ledit seuil prédéterminé audit temps de transfert futur.
L'évolution temporelle du délai de propagation du terminal mobile par rapport à la station de base est un indicateur fiable pour détecter si le terminal mobile se rapproche d’une station de base et déclencher en conséquence le transfert ou la redirection de la session en cours, sans que le terminal mobile n'ait besoin d'effectuer de mesures radio et de les envoyer au réseau. Il en résulte que la signalisation dans le réseau et la consommation énergétique du terminal mobile sont réduites. Ainsi, les ressources du réseau et du terminal sont économisées.
De manière avantageuse, il n'est pas nécessaire d'attendre que le délai de propagation atteigne la valeur de seuil prédéfinie pour préparer par anticipation le transfert intercellulaire, cette valeur étant estimée pour faire en sorte que les ressources du réseau nécessaires pour effectuer l'étape de transfert soient prêtes lorsque le délai de propagation aura effectivement atteint la valeur seuil.
Selon une caractéristique de l’invention, s’il existe plusieurs stations de base pour lesquelles la Neme valeur du délai de propagation est inférieure ou égale audit seuil prédéterminé, la station de base sélectionnée lors de l’étape de sélection est celle pour laquelle ladite Neme valeur du délai de propagation est la plus faible. Cette caractéristique est particulièrement avantageuse dans le cas où le terminal mobile se situe dans une section couverte par une pluralité de stations de base, par exemple sur un tronçon de voie ferrée présentant plusieurs embranchements. Ainsi, la station de base cible est celle qui estime le délai de propagation le plus faible parmi l’ensemble des stations de base couvrant cette section. Selon une autre caractéristique de l’invention, le procédé comprend en outre les étapes suivantes, dès lors que le temps de transfert futur est estimé :
- détermination d'un temps d’activation auquel des ressources dudit réseau seront activées par anticipation pour préparer le transfert de la communication en cours, en fonction d’un temps de préparation des desdites ressources ; - activation desdites ressources audit instant d’activation.
La préparation des ressources du réseau par anticipation permet de faire en sorte que le transfert intercellulaire peut être déclenché précisément au moment où le paramètre atteint le seuil de manière quasi-instantanée évitant ainsi des retards dans l’exécution du transfert intracellulaire. Selon une autre caractéristique de l’invention, le seuil a une valeur constante.
Selon une autre caractéristique de l’invention, le seuil est défini de manière dynamique. Selon une autre caractéristique de l’invention, pour chaque section de couverture, les antennes respectives de deux stations de base consécutives couvrant ladite chaque section sont configurées pour émettre de manière synchronisée selon une technique de diffusion simultanée. Puisque les deux secteurs couvrant une même section entre deux sites radio consécutifs fonctionnent selon un mode de diffusion simultanée ( simulcast ), le transfert intercellulaire aveugle peut être déclenché lorsque le délai de propagation devient nul ou proche de 0.
Selon une autre caractéristique de l'invention, le délai de propagation est déterminé en fonction d’un paramètre d'avance en temps (ou paramètre d’anticipation de transmission) destiné audit terminal mobile pour ajuster un temps d'émission dudit terminal mobile.
De manière avantageuse, ce paramètre d'avance en temps est déjà mis en œuvre dans le standard LTE, en réponse aux mots de synchronisation envoyés aux terminaux mobiles par les stations de base à intervalles de temps de régulier.
Selon une autre caractéristique de l’invention, le transfert de la communication en cours est réalisé dès que la valeur instantanée du délai de propagation est inférieure ou égale audit seuil prédéterminé.
De manière avantageuse, ce paramètre d'avance en temps est déjà mis en œuvre dans le standard LTE en réponse aux mots de synchronisation envoyés aux terminaux mobiles par les stations de base à intervalles de temps réguliers.
Selon une autre caractéristique de l’invention, le temps de préparation est déterminé en fonction dudit temps de transfert futur et d'une vitesse de déplacement du terminal mobile. Selon une autre caractéristique de T invention, le temps de transfert futur est estimé par une méthode d’extrapolation à partir d'un ensemble de valeurs dudit délai de propagation préalablement stockées dans ladite mémoire.
L'invention vise également un réseau de communication radio-mobile comprenant: - une pluralité de stations de base configurées pour fournir une pluralité de sections de couverture radio suivant une voie de transport, chaque section étant définie entre une ou plusieurs paires de stations de base, chaque station de base séparant une première section d’une deuxième section adjacente à la première section et comprenant deux antennes directives dont l’une pointe vers la première section et dont l’autre pointe vers la deuxième section, de sorte que chacune desdites sections soit couverte par au moins deux stations de base; - un terminal mobile adapté à se déplacer le long de ladite voie de transport et à communiquer avec au moins une station de base d'une section de couverture dans laquelle se situe ledit terminal mobile; ledit réseau comprenant en outre un dispositif de traitement de l’information adapté à mettre en œuvre les étapes du procédé tel que décrit ci-avant. Pour un réseau linéaire bi-sectorisé, le délai de propagation estimé en fonction d’un paramètre d’avance en temps, tel que le Timing Advance, est un critère absolu permettant de déclencher le transfert intercellulaire, la valeur de ce critère tendant nécessairement vers 0, lorsque le terminal mobile arrive à proximité d’une station de base qui sera désignée comme station de base cible. En effet, à cet endroit, le délai de propagation entre le terminal mobile et la station de base est négligeable.
Selon une caractéristique de l’invention, la voie de transport est une voie, telle qu’une voie ferroviaire, le long de laquelle se déplace un véhicule, tel qu’un train, dans lequel se trouve ledit terminal mobile.
Selon une autre caractéristique de l’invention, le réseau comprend au moins un nœud d’embranchement, à partir duquel la voie de transport se divise en plusieurs branches, de sorte qu’au moins une section soit couverte par une pluralité de stations de base.
Ainsi, le procédé peut être mis en œuvre dans le cas où le terminal mobile se trouve au niveau d’une jonction pouvant présenter plusieurs branches. L’invention vise également un programme d’ordinateur comprenant des instructions adaptées à mettre en œuvre les étapes du procédé tel que décrit ci-avant, lorsque ledit programme est exécuté sur un ordinateur.
L’invention vise également un moyen de stockage d'informations, amovible ou non, partiellement ou totalement lisible par un ordinateur ou un microprocesseur comportant des instructions de code d'un programme d'ordinateur pour l'exécution des étapes du procédé tel que décrit ci-avant.
Brève description des figures D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront encore dans la description ci-après, en relation avec les dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs.
[Fig.l] La figure 1 illustre un exemple de réseau radio-mobile adapté à fournir une couverture radiofréquence le long d'une ligne ferroviaire.
[Fig. 2] La figure 2 illustre schématiquement un système selon un mode de réalisation de l'invention.
[Fig. 3] La figure 3 illustre un mode de réalisation du procédé selon l'invention.
[Fig. 4] La figure 4 illustre une variante de réalisation du procédé selon l'invention.
[Fig. 5] La figure 5 illustre une décroissance temporelle du délai de propagation exploité selon un mode de réalisation du procédé de l'invention.
[Fig. 6] La figure 6 illustre un exemple de régression linéaire du délai de propagation exploité selon une variante de réalisation du procédé de l’invention. [Fig. 7] La figure 7 illustre un exemple d’architecture d’un dispositif adapté à mettre en œuvre le procédé selon un mode de réalisation de l’invention.
[Fig. 8] La figure 8 illustre un exemple de réseau linéaire à embranchements dans lequel est mise en œuvre l’invention.
Description détaillée de l'invention Selon un principe de la présente invention, il s'agit d’exploiter un délai de propagation caractéristique de la distance qui sépare un terminal mobile de chacune des stations de base couvrant un segment dans lequel se trouve le terminal mobile pour commander le déclenchement d’un procédé de transfert intracellulaire.
Ce délai de propagation est déterminé, par exemple par un mécanisme d’avance en temps mis en œuvre classiquement dans les réseaux radio-mobiles pour synchroniser l’émission des terminaux mobiles. Selon la présente invention, ce mécanisme est exploité à des fins d’assister un processus de transfert intercellulaire aveugle.
Plus précisément, une analyse de l'évolution temporelle d'un délai de propagation représentatif d’un temps de propagation aller-retour entre une station de base et le terminal mobile par rapport à un seuil prédéterminé permet de sélectionner une cellule cible vers laquelle transférer une session en cours ( e.g . communication ou transfert de données). Ainsi, un transfert intercellulaire aveugle à niveau de signalisation réduit peut être effectué uniquement sur la base de ce délai de propagation, sans que les terminaux mobiles ne soient contraints de faire remonter aux stations de base le résultat de mesures radio. Selon une particularité de l’invention, ce délai de propagation pourra être déterminé par un paramètre d’avance en temps selon un mécanisme d’avance en temps, tel que prévu dans un standard de communication radio-mobile.
Pour une bonne compréhension de l’invention, il convient de rappeler en quoi consiste le mécanisme d'avance en temps. Ce mécanisme a été initialement conçu pour les réseaux radio-mobiles de deuxième génération de type GSM et a été ensuite réutilisé dans les réseaux LTE pour assurer la synchronisation des émissions des terminaux mobiles sur la voie montante {i.e. du terminal vers la station de base). Il peut également s’appliquer aux réseaux 5G ainsi qu’aux futures générations de réseaux mobiles. Toutefois, par souci de clarté, le mécanisme d’avance en temps va être maintenant décrit en s’appuyant sur le standard GSM, sans que cela ne soit restrictif.
Pour synchroniser les émissions sur la voie montante, les stations de base émettent régulièrement des mots de synchronisation (ou messages de synchronisation) qui sont recherchés par les terminaux mobiles, ceux-ci étant capables de se synchroniser sur le signal de synchronisation émis par la station de base. Cette synchronisation a pour objectif de préserver l’orthogonalité intracellulaire sur la voie montante, i.e. lorsque plusieurs terminaux mobiles situés au sein d’une même cellule de couverture émettent à destination d’une même station de base, et par conséquent limiter ainsi les interférences ou brouillages en présence de ces terminaux.
La synchronisation est acquise par le terminal mobile avec un retard qui correspond au délai de propagation du signal radio émis, ce délai étant désigné Q par la suite. Au premier ordre, ce délai Q est considéré comme étant proportionnel à la distance qui sépare la station de base du terminal mobile. En pratique, la présence d’obstacles à l’origine de réflexions et de diffractions multiples fait que le trajet suivi par les ondes radios peut être plus grand que cette distance. Sur la voie montante, on rappelle qu'une structure d’intervalle de temps est définie pour coordonner les émissions des terminaux mobiles selon un mécanisme dit TDM {Time Division Multiplexing). Ainsi, tout terminal est autorisé à émettre sur l’intervalle de temps qui lui est alloué par la station de base. A cet effet, la station de base émet à destination du terminal mobile une information de droit de parole permettant au terminal mobile de connaître le prochain intervalle pendant lequel il sera autorisé à émettre. Par exemple, dans le cas de la 4G, le droit de parole est effectif au 4eme intervalle de temps (soit environ 4 ms) suivant la réception de ladite information de droit de parole.
Cet intervalle de temps est perçu par le terminal avec un retard égal à Q. En supposant que le temps de propagation sur la voie montante est égal à celui sur la voie descendante Q (i.e. de la station de base vers le terminal), un bloc de données émis par le terminal dans l’intervalle de temps qui lui est alloué est reçu avec un retard supplémentaire égal à Q, de sorte que le bloc de données est finalement reçu par la station de base avec un retard égal à 2cq par rapport à la synchronisation.
En considérant un premier terminal éloigné de la station de base émettant dans un intervalle de temps alloué n et un deuxième terminal proche de la station de base émettant dans un intervalle de temps alloué n+1, un brouillage partiel mais effectif peut avoir lieu entre les émissions des deux terminaux mobiles compte tenu de leurs délais de propagation respectifs.
Le mécanisme d’avance en temps intervient pour éviter un tel brouillage, en retardant les émissions de chacun des terminaux en fonction de leurs délais de propagation respectifs. De manière conventionnelle, le paramètre d’avance en temps est acquis par un échange entre un terminal et une station en deux phases comme décrit ci-dessous.
Lors d’une première phase dite phase d’accès, le terminal émet une séquence de référence de durée nettement plus courte que l’intervalle de temps dans lequel il est autorisé à émettre, pour éviter de provoquer des interférences sur les intervalles voisins.
Lors d’une deuxième phase, la station de base mesure le délai de propagation aller et retour, soit 2x9 et transmet au terminal mobile une consigne d’avance en temps désignée TA ( Time Advance ou Timing Advance en anglais) pour ajuster les temps d’émission des prochains messages émis par le terminal sur la voie montante.
Cette mesure est effectuée par la station de base à intervalles de temps réguliers, de manière à mettre à jour régulièrement le paramètre d’avance en temps destiné à avancer la transmission du terminal sur le lien montant de manière à compenser en temps réel le délai de transmission aller-retour. La valeur du paramètre d’avance en temps est asservie par le réseau et transmise régulièrement en utilisant des informations de contrôle {MAC Control Eléments dans le standard LTE).
La consigne d’avance en temps représente un paramètre d’anticipation de transmission que le terminal devra respecter pour limiter le risque de brouillage ou d’interférence lors de l'émission de trames sur la voie montante. Ainsi, le terminal transmet avec une avance en temps égale à la valeur du paramètre TA par rapport à la synchronisation. La valeur de ce paramètre d’anticipation de la transmission ou d’avance en temps TA correspond à environ 2cq aux imprécisions près. En pratique, le terminal envoie des blocs de durée légèrement inférieure à l’intervalle de temps pour absorber ces imprécisions. Par la suite, les termes paramètre d’anticipation de transmission et paramètre d'avance en temps seront utilisés indifféremment pour désigner le même paramètre référencé TA.
Les recommandations 3GPP définissent, pour le standard LTE, une unité de temps de base Ts=l/(15000x2048)=0, 03255 ps. L’unité de TA est de 16 unités de temps de base Ts, soit 0,521 ps, ce qui correspond à 150 mètres de délai de propagation, soit une distance de 75 m entre le terminal et la station de base (en supposant que les trajets sur la voie montante et sur la voie descente sont équivalents).
Dans le cadre de la présente invention, il a été mis en évidence que le paramètre d’avance en temps TA est un indicateur particulièrement fiable de la distance qui sépare le terminal mobile de la station mobile et a été démontré que ce paramètre peut être avantageusement utilisé pour identifier une station de base cible (i.e. station vers laquelle une communication en cours doit être transférée) ainsi que l’instant auquel le transfert doit être effectué, dans le cadre d’une procédure de transfert intercellulaire aveugle. De manière avantageuse, la présente invention permet de réduire la signalisation et d'optimiser les ressources du réseau et du terminal. En particulier, en analysant l’évolution temporelle du paramètre d’avance en temps, il a été a mis en évidence dans un réseau linéaire bi-sectorisé tel que défini ci-après, qu'il est possible d’estimer avec fiabilité le déplacement d’un terminal mobile pour en déduire la station de base cible vers laquelle le terminal se déplace.
Un mode particulier de réalisation de l’invention va être maintenant décrit dans le cadre d’un réseau LTE en référence à la figure 1. L’invention pourra bien évidemment s’appliquer à d’autres types de réseaux radio-mobiles ( e.g . 2G, 5G) mettant en œuvre un mécanisme d’avance en temps (TA) prévu pour synchroniser les émissions des terminaux mobiles sur la voie montante. Un tel réseau pourra être déployé le long de tout axe de transport ferré, tel qu'une ligne de tramway ou de métro ou de tout axe de transport routier tel qu'une autoroute.
Le réseau illustré sur la figure 1 comprend une pluralité de stations de base BS1, BS2, BS3 réparties le long d'une voie ferroviaire A, sur laquelle circule un train, à l'intérieur duquel se trouve un terminal mobile MS. On suppose que le terminal mobile est en communication avec la station de base BS 1 et qu’un transfert intercellulaire aveugle va être mis en œuvre selon l'invention.
De manière générale, le réseau est dit «linéaire» dans le sens où les stations de base sont réparties les unes à la suite des autres en suivant le tracé d’une voie de transport (e.g. ligne ferroviaire, voie de tramway, autoroute, canal, etc). D’un point de vue géométrique, on comprendra que ce tracé peut être en pratique linéaire ou curviligne ou mixte (i.e. comprenant des portions linéaires et des portions curvilignes).
En particulier, le réseau linéaire pourra comprendre un ou plusieurs embranchements, de sorte que la voie se divise en plusieurs branches. Ce type de réseau à embranchements est considéré comme linéaire, dans la mesure où pour un trajet donné, le terminal suit un tracé au moins linéaire par morceaux, où chaque branche est couverte par un ensemble de stations de base, comme défini ci-dessus. Selon l’exemple de la figure 8, le réseau ferroviaire comprend un nœud d’embranchement NE, à partir duquel courent plusieurs voies linéaires A.l, A.i, A.j. Dans l’exemple illustré sur la figure 8 ont été représentées trois voies embranchées sur le nœud d’embranchement NE, dites voies d’embranchement. De manière générale, on pourra considérer N voies d’embranchement, où N est un entier naturel supérieur ou égal à 2.
De manière générale, les stations de base sont réparties le long de la ligne ferroviaire, de manière à fournir une pluralité de cellules de couverture. Dans la mesure où le réseau est linéaire, on parlera de segments ou sections de couverture radio SI, S2, SI’, S2.1, S2.i, S2.j pour désigner des cellules de couverture. Dans l’exemple de la figure 8, en raison de la présence du nœud d’embranchement
NE, plusieurs stations de base BS1’, BS2.1, BS2.Î, BS2.j peuvent couvrir une même section de couverture SI’, dans laquelle se trouve le terminal mobile MS. Selon la représentation de la figure 8, la voie ferroviaire A’ présente un embranchement NE donnant lieu à trois branches ou voie d’embranchement Al, A.i, A.j, de sorte que la section S 1 ’ dans laquelle se trouve le terminal mobile MS est couverte par quatre stations de bases BS1’, BS2.1, BS2.Î, BS2.j. Ainsi, lors de son déplacement, le train passe successivement sous la couverture d'une station de base à l'autre dans un ordre prédéterminé. Autrement dit, la séquence des stations de base à laquelle le terminal devra se connecter successivement dans le cadre du procédé de transfert intercellulaire est totalement déterministe pour un trajet donné.
Par la suite, on désignera par réseau bi-sectorisé, tout réseau radio-mobile dans lequel chaque section de couverture comprise entre une paire de stations de base consécutives comprend deux secteurs, chacun des deux secteurs étant fourni respectivement par une station de base distincte. Par définition, le terme secteur désigne la zone géographique couverte par une antenne d’une station de base à l’intérieur d’une section de couverture. Autrement dit, dans un réseau bi-sectorisé au sens de la présente invention, toute station de base située entre deux sections adjacentes dispose d’une première antenne pointant vers une première section et d’une deuxième antenne pointant vers une deuxième section adjacente à la première section. Il s’en suit que chaque section du réseau, entre deux stations de base consécutives, est couverte par deux secteurs, chacun des secteurs étant fourni par une station de base distincte.
La figure 1 illustre un exemple de réseau bi-sectorisé au sens de l’invention comme défini ci-dessus. Ce réseau est bi-sectorisé, dans le sens où chaque station de base BS1, BS2, BS3 comprend deux antennes {A1.0, Al.l}, {A2.1, A2.2}, {A3.2, A3.3}, dont chacune pointe vers une section distincte {SI, S2 } , { S2, S3 } , de sorte que chaque section SI, S2 est couverte par deux antennes distinctes {Al.l, A2.1}, {A2.2, A3.2} appartenant à des stations de base distinctes BS1, BS2, BS3 disposées sur deux sites distincts.
Par exemple, la section SI dans laquelle est situé le terminal mobile MS est couverte par une antenne Al.l de la station de base BS1 et par une antenne A2.1 de la station de base suivante BS2. Ainsi, pour chaque segment de couverture, dans lequel se situe le terminal mobile MS, ce dernier reçoit des signaux de synchronisation de la part de deux stations de base consécutives couvrant ce segment. Dans l’exemple de la figure 8, la section SI’ est couverte par l’ensemble des stations de base BS1’, BS2.1, BS2.Î, BS2.j, de telle sorte qu’un signal émis par un terminal mobile MS situé à l’intérieur de la section de couverture SI’ est reçu par l’ensemble de ces stations de base. La section SI’ dans laquelle se trouve le terminal mobile MS peut être assimilée à un ensemble de paires de stations de bases consécutives {BS1’, BS2.1}, {BS1\ BS2.Î}, {BS1\ BS2.j}, si bien que pour chaque paire de stations de base, le réseau est considéré comme bi-sectorisé comme décrit ci-avant.
Comme décrit ci-dessus en référence à la figure 1, chacune des stations de base BS1’, BS2.1, BS2.Î, BS2.j comprend une première antenne Al.l, A2.1.1, A2.L1, A2.j.l respectivement pointant vers la section S 1 ’ dans laquelle se trouve le terminal mobile MS et une deuxième antenne A1.0, A2.1.2, A2.L2, A2.j.2 respectivement pointant vers une section adjacente à la section SI’ selon l’exemple de la figure 8.
Plus particulièrement, le réseau est configuré selon un mode d’émission ou diffusion simultané dit « simulcast», de manière à assurer une diversité d’émission sur le lien descendant. Selon ce mode d’émission particulier, les deux stations de base d’un même segment (ou section) peuvent transmettre un même signal ou des signaux interdépendants, par exemple suivant une technique de diversité communément désignée par Alamouti, tel que décrit dans l’article de Siavash M. Alamouti, intitulé « A simple transmit diversity technique for wireless communications » et publié dans IEEE Journal on Selected Areas in Communications, 16(8) : 1451-1458, 1998.
Selon une particularité de l’invention, le signal (ou signaux interdépendants) émis sur le lien descendant est distribué par deux antennes situées chacune sur des sites radio distincts comme illustré sur la figure 1, contrairement à un schéma de bi- sectorisation conventionnelle, où ces signaux sont émis par deux antennes situées sur le même site radio.
En fonction des signaux reçus du terminal mobile, chacune des stations de base BS1, BS2 couvrant une section de couverture dans laquelle se situe le terminal mobile MS détermine la valeur du délai de propagation DPI, DP2. Cela reste valable dans la configuration illustrée à la figure 8 où plusieurs paires de stations base consécutives {BSE, BS2.1}, {BS1’, BS2.Î}, {BSl’, BS2.j} couvrent une même section de couverture SI’. Dans ce cas, chacune des stations de base BS1’, BS2.1, BS2.i, BS2.j détermine le délai de propagation associé au terminal mobile MS.
La figure 2 illustre de manière schématique un système, dans lequel la présente invention est mise œuvre selon un mode particulier de réalisation. Ce système comprend trois stations de base BS 1, BS2, BS3 et un terminal mobile
MS. Chacune de ces stations de base est adaptée à déterminer le délai de propagation entre elle-même et le terminal mobile, noté respectivement DPI, DP2, DP3.
Selon une particularité de l'invention, le système comprend un dispositif 3 adapté à exécuter les étapes du procédé selon l'invention qui va être décrit par la suite. Par exemple, ce dispositif est un serveur 3 ou tout autre dispositif présentant une architecture d'ordinateur classique relié à ou intégré au réseau radio-mobile 2.
Par exemple, le serveur 3 comprend une mémoire 4, dans laquelle sont stockées l’ensemble des valeurs des délais de propagation estimées par toutes ou partie des stations de bases BS1, BS2, BS3. En supposant que le terminal mobile MS se situe dans la section de couverture S 1 comprise entre les stations de base BS1 et BS2, seules les valeurs de délai de propagation estimées par les stations BS1 et BS2 seront enregistrées dans la mémoire 4, par exemple, comme illustré dans le tableau 41, où chaque ligne rassemble les valeurs de délai de propagation déterminées à un instant donné t. Bien qu’en pratique le délai de propagation DPI, DP2 soit mesuré effectivement au moins par chacune des deux stations de base BS1, BS2 couvrant la section SI dans laquelle se trouve le terminal mobile MS, seul un de ces deux délais de propagation ne sera considéré pour la suite du procédé selon l’invention. Ainsi, selon une particularité de l’invention, le procédé est adapté à sélectionner le délai de propagation le plus faible parmi les délais de propagation mesurés DPI, DP2.
De préférence, le délai de propagation est déterminé à partir d’un paramètre d’avance en temps TA transmis au terminal par la station de base BS selon un mécanisme d’avance en temps classique. Toutefois, dans le cadre de la présente invention, il n’est pas nécessaire de transmettre ce paramètre au terminal, dans la mesure où ce paramètre est généré et utilisé par le réseau directement pour gérer le procédé de blind handover selon l’invention. La figure 3 illustre, sous la forme d'un organigramme, le procédé de l'invention selon un mode de réalisation particulier.
Selon une particularité de l'invention, N-l valeurs du délai de propagation DP sont stockées dans une mémoire sur le réseau radio-mobile, pour tout ou partie des stations de base du réseau, lors d'une étape préalable de stockage E0.
Dans l’exemple illustré à la figure 2, les N-l valeurs des délais de propagation DPI, DP2 sont déterminées par les stations de base BS1 et BS2, entre les instants ti et ÎN- i et sont stockées dans la mémoire 4 liée au serveur 3, fournissant ainsi un historique 41 des valeurs sur la plage temporelle [ti,...tN-i]. On suppose que le délai de propagation DPI, DP2 est effectué à chaque instant h, tel que l<i<N, où N est un entier supérieur ou égal à 2.
Dans cet exemple, on suppose qu’entre les instants ti et tN-i, le terminal mobile MS se situe sous la couverture des stations de base BS1 et BS2 mais hors de la couverture de la station de base BS3. Ainsi, à l’instant tN-i, l’historique 41 ne comprend pas encore de valeur du délai de propagation DP3 de la station de base BS3, dans la mesure où le terminal mobile MS n’est pas encore dans le domaine de portée de cette station.
Comme illustré sur la figure 2, cette mémoire est accessible par l’ensemble des stations de base via le réseau 2. Cette mémoire peut être un disque dur ou tout autre type de support de stockage de données numériques. Par exemple, l'historique est stocké sous la forme d'une base de données 4 ou tout équivalent.
De manière générale, les valeurs du délai de propagation sont stockées pour toutes les stations de base couvrant une section de couverture, dans laquelle se situe le terminal mobile.
Dans l’exemple de configuration illustré à la figure 8, les valeurs du délai de propagation associé au terminal mobile pour chacune des stations de bases BS1’, BS2.1, BS2.Î, BS2.j sont stockées lors de l’étape E0, comme décrit ci-avant.
De manière générale, à un instant ÎN donné, chacune des stations de base B SI,..., BSi de la section dans laquelle se trouve le terminal mobile MS, détermine lors d’une étape El, une Neme valeur du délai de propagation désignée par DPI (N),..., DPi(N) respectivement. Chaque valeur DPi(N) déterminée à l’instant ÎN est stockée par le serveur 3, dans la base de données 4, lors d’une étape de stockage E3. Selon l’exemple de la figure 2, en supposant que le terminal mobile MS est toujours hors de portée de la station de base BS3, seules les stations de base BS1 et BS2 déterminent respectivement les valeurs DPI (N) et DP2(N) à l’instant tN. Ainsi, les valeurs DPI (N) et DP2(N) déterminées lors de l’étape El sont ajoutées dans la base de données 4 lors de l’étape E3.
Selon une particularité de l’invention, dans le cas où la section n’est couverte que par deux stations de base consécutives, on ne considère parmi ces deux stations de bases consécutives, seulement celle qui est la plus proche du terminal mobile {i.e. présentant la plus faible valeur de délai de propagation). Ainsi, pour la station de base la plus proche, après avoir stocké N-l valeurs (où N est un entier naturel strictement supérieur à 1) du délai de propagation dans cette mémoire lors de l'étape préalable de stockage E0, la station de base détermine, lors de l’étape El, la valeur de la Neme valeur du délai de propagation notée DP(N). Cette valeur DP(N) est alors stockée lors de l’étape de stockage E3. Lors d'une étape d’analyse E5, le serveur 3 effectue une analyse temporelle du délai de propagation DP, sur la base de toutes ou partie des valeurs préalablement stockées DP(1), ..., DP(N-l), DP(N) dans la base de données 4.
Cette analyse E5 vise à déterminer si le délai de propagation décroît de manière à atteindre un seuil de référence prédéterminé Th, selon l’évolution temporelle dudit délai de propagation.
Dans le cas où le terminal mobile MS est connecté à la station de base BS1, il a été mis en évidence que la variation ou évolution temporelle du délai de propagation déterminé en temps réel par cette station de base BS 1 est un indicateur fiable de la vitesse radiale du terminal mobile par rapport au site radio qui sert le terminal mobile {i.e. site sur lequel est implantée la station de base BS1 à laquelle le terminal est actuellement connecté).
Si le déplacement du terminal mobile est rectiligne et que la station de base est située sur l'axe de déplacement du terminal mobile et que la vitesse de déplacement du terminal mobile est constante, alors la variation du délai de propagation est linéaire. La dérivée du délai de propagation par rapport au temps permet de calculer la vitesse. Selon une particularité de l’invention, la vitesse de déplacement est ainsi calculée. Si le déplacement n'est pas rectiligne ou si la vitesse n'est pas constante, la forme du déplacement ou la fonction donnant l'évolution de la vitesse permet de fournir une solution ad-hoc pour chaque cas.
Si le déplacement est rectiligne mais que la station de base se trouve décalée par rapport à la direction de déplacement du terminal mobile, alors le délai de propagation varie de manière linéaire, tel que DP(t) = b.t + c, où b et c sont des nombres réels pouvant être déterminés par une méthode de régression linéaire.
Dès lors qu'une Neme valeur du délai de propagation DP(N) est stockée dans la mémoire pour la station de base considérée, le serveur 3 détermine lors d'une première étape de test E50, si cette valeur est strictement inférieure à la précédente valeur stockée DP(N-l), en vérifiant si la condition suivante est remplie : DP(N)-DP(N-1)<0.
Dans la négative, le procédé est réitéré à partir de l’étape El. Dans l’affirmative, le serveur 3 détermine, lors d'une deuxième étape de test E52, si la valeur DP(N) est inférieure ou égale au seuil de référence prédéterminé Th, pour lequel le transfert intercellulaire doit être déclenché. Par exemple, le serveur 3 vérifie si la condition suivante est remplie : DP(N) < Th.
Dans la négative, le procédé est réitéré à partir de l’étape El. Dans l’affirmative, le serveur 3 sélectionne la station de base cible lors de l’étape de sélection E7 et provoque le transfert de la communication en cours vers la station de base cible lors de l’étape de transfert E10.
Selon une particularité de l’invention, le caractère bi-sectorisé du réseau linéaire tel que défini ci-avant permet avantageusement de déclencher un blind handover uniquement sur la base de l’analyse du délai de propagation par rapport au seuil de référence prédéterminé Th. Pour une émission de type simulcast sur le lien descendant, dans le cas où les sites radios se trouvent à proximité de Taxe de transport ( e.g . chemin de fer, autoroute), le seuil de référence prédéterminé Th est fixé à une valeur sensiblement égale à 0. Par la suite, on désignera par simulcast (contraction de simultaneous broadcast en anglais), toute technique de diffusion simultanée d’un même contenu sur une section donnée, à partir de deux sites radio différents, ce contenu pouvant être codé différemment.
On notera qu’une bi- sectorisation classique n'assure pas, en soi, que le handover soit déclenché lorsque le délai de propagation devient nul ou proche de 0 mais que c’est plus précisément le fait d'imposer que deux secteurs d’antennes couvrant une même section entre deux sites radio consécutifs fonctionnent en simulcast ou avec toute technique de diversité telle que les mêmes informations sont transmises sur les deux secteurs avec des codages éventuellement différents (par exemple, selon le schéma connu sous la dénomination de codage d'Alamouti).
Plus précisément, en bi-sectorisation classique, un handover se déclenchera i) une fois sur deux pour une valeur du délai de propagation DP égale à ou proche de 0, lorsque le terminal passe à côté du site radio concerné et ii) une fois sur deux pour une autre valeur à déterminer, lorsque le terminal passe d’une cellule/secteur d'un site radio à une cellule/secteur d'un autre site radio.
Dans le cas d’une bi-sectorisation selon l’invention avec simulcast, seule une valeur de seuil de référence est nécessaire pour déclencher le handover. Pour déterminer ce seuil, il est possible de procéder par apprentissage (e.g. selon un algorithme d’intelligence artificielle) lors d’une étape de configuration préalable, en utilisant tout d'abord des remontées de mesure comprenant les niveaux de puissance venant de la cellule radio (ou section) courante et de la cellule radio (ou section) voisine et d’identifier à quelle valeur de DP correspond l'instant où le niveau de la cellule voisine est supérieur au niveau de la cellule courante. Il est préférable de prendre plusieurs échantillons, à partir desquels une valeur moyenne ou médiane du délai de propagation DP est calculée pour déterminer la valeur du seuil de référence. Un tel calcul peut être réalisé par un processeur adapté, tel que le dispositif décrit en référence à la figure 7.
Par la suite, on suppose que la valeur du seuil de référence Th est fixée à 0. Ainsi, le seuil de référence est un critère absolu de déclenchement du transfert intercellulaire.
Dans le contexte de la figure 1, on suppose que le train se déplace à l’intérieur de la section SI en direction de la station BS2. Dans ce cas, le serveur 3 détermine, lors de l’analyse l’évolution temporelle E5, que le délai de propagation DP déterminé par la deuxième station de base BS2 décroît en fonction du temps. La valeur de ce délai de propagation atteindra le seuil de référence, dès lors que le terminal mobile passera devant la deuxième station de base BS2. Dans l’exemple illustré à la figure 5, la valeur du délai de propagation DP atteint à l'instant t5 une valeur inférieure au seuil prédéterminé Th. C’est précisément à cet instant t5 que le serveur 3 détermine que la station de base cible est la station de base BS2 telle qu’illustrée dans l'exemple de la figure 1, lors de l'étape de sélection E7 et envoie une commande de déclenchement du transfert intercellulaire pour faire en sorte que la communication en cours bascule vers la deuxième station de base BS2 lors de l'étape E10.
Dans le cas de configuration illustré à la figure 8, où la section SI’ dans laquelle se situe le terminal mobile MS est couverte par une pluralité de stations de base, il est possible qu’à un instant donné, les délais de propagation mesurés par plusieurs stations de base atteignent le seuil Th prédéterminé.
Dans ce cas, il existe plusieurs stations de base pour lesquelles la Neme valeur du délai de propagation est inférieure ou égale au seuil prédéterminé Th, la station de base sélectionnée lors de l’étape de sélection E7 est celle pour laquelle ladite Neme valeur du délai de propagation est la plus faible.
Selon une variante de réalisation du procédé selon l’invention telle qu’illustrée à la figure 7, l'analyse temporelle E5 déjà décrite en référence à la figure 3 est complétée d'une étape d'estimation E72 visant à prédire l'instant auquel la valeur du critère d'avance en temps atteindra le seuil de référence Th, comme illustré à la figure 6. Les étapes El, E3, E5, E7, E10 déjà décrites en référence à la figure 3 restent valables pour la figure 4.
Selon la figure 4, l'étape d'estimation E72 est effectuée, dès lors qu'une tendance de décroissance du délai de propagation DP est observée par le serveur 3 sans atteindre le seuil Th, c’est-à-dire, par exemple dès lors que le test de l'étape E50 a été positif {i.e. DP(N)-DP(N-1)<0) un certain nombre de fois mais que le test de l'étape E52 demeure négatif (i.e. DP(N)>Th).
Ainsi, le procédé comprend une étape de test supplémentaire E70 adapté à incrémenter une valeur d’un compteur dès lors que le résultat de l’étape E52 est négatif et à tester si la valeur de ce compteur est supérieure ou égale à une valeur de référence prédéterminée. Dans l’affirmative, l’étape d’estimation E72 est exécutée. Sinon, le procédé reprend à partir de l’étape El.
L'estimation effectuée lors de l'étape E72 pourra être mise en œuvre par le serveur 3, par exemple, en appliquant une méthode de régression linéaire ou toute autre méthode d’extrapolation adaptée. A cet effet, le serveur 3 pourra prendre en compte toutes ou partie des valeurs du délai de propagation DP préalablement stockées pour la station de base concernée. Dans l'exemple illustratif de la figure 6, le serveur 3 effectue cette estimation par régression linéaire, en tenant compte des valeurs antérieures du délai de propagation aux instants tO, tl, t2, t3 et t4.
Ainsi, dans le contexte de la figure 1 tel que décrit ci-avant, le délai de propagation DP(t) décroît au cours du temps, indiquant ainsi que le terminal mobile MS se déplace en direction de la station de base BS2, station cible vers laquelle le transfert intercellulaire devra être effectué ultérieurement.
A l'instant t4, le terminal mobile MS n'est pas suffisamment proche de la station de base BS2 pour déclencher le transfert intercellulaire car la valeur délai de propagation reste supérieure au seuil de référence Th mais le serveur 3 estime à cet instant t4, le moment futur th' de déclenchement du transfert intercellulaire, dit temps de déclenchement estimé. Le temps estimé th' est matérialisé sur la figure 6 par le point d'intersection W de la droite de régression D(t) = a.t + b (où a et b désignent des nombres réels tels que a<0 et b>0) avec la droite d'ordonnée égale à Th. Dès lors que le temps de déclenchement th’ futur du processus de transfert intercellulaire est estimé, le serveur 3 détermine, lors d'une étape E74 comme illustré sur la figure 4, un temps d’activation ta, à partir duquel les équipements et/ou ressources nécessaires pour procéder au transfert de la communication en cours vers la station de base de cible seront activées. Par activation , on comprendra toute opération nécessaire pour rendre les équipements et/ou ressources du réseau prêt(e)s à effectuer le transfert de la communication en cours ( e.g . réveil, configuration, paramétrage, etc).
Ainsi, l’invention prévoit d’anticiper le temps de déclenchement du transfert de la communication, en tenant compte d’un temps de préparation At des ressources et/ou des équipements du réseau nécessaires pour opérer le transfert intercellulaire au moment voulu. De préférence, le temps de préparation est un paramètre préalablement défini dont la valeur est au moins égale au temps moyen requis pour activer tous les équipements et/ou ressources nécessaires au transfert intercellulaire.
Par exemple, le temps d’activation ta est déterminé, lors de l’étape E74, par ta=th’- At, où th’ désigne le temps de déclenchement estimé lors de l’étape d’estimation E72 et At désigne le temps de préparation tel que défini ci-dessus.
Lors d'une étape de préparation E8, le serveur 3 envoie une commande de préparation au réseau pour activer par anticipation les ressources nécessaires pour faire en sorte que le transfert intercellulaire puisse être effectué très rapidement, i.e. dès que le délai de propagation en décroissance dans le temps atteindra réellement le seuil de référence prédéterminé {i.e. test positif lors de l'étape E52 : DP(N)<Th).
La figure 7 est un bloc-diagramme schématique d'un dispositif de traitement de l’information 3 pour la mise en œuvre d'un ou plusieurs modes de réalisation de l'invention. Le dispositif 3 de traitement de l’information peut être un périphérique, tel qu'un micro -ordinateur, un poste de travail ou un terminal mobile de télécommunication.
Le dispositif 3 comporte un bus de communication connecté à:
- une unité centrale de traitement 3.1, tel qu'un microprocesseur, notée CPU ; - une mémoire à accès aléatoire 3.2, notée RAM, pour mémoriser le code exécutable du procédé de réalisation de l'invention ainsi que les registres adaptés à enregistrer des variables et des paramètres nécessaires pour la mise en œuvre du procédé selon des modes de réalisation de l'invention ;
- une mémoire morte 3.3, notée ROM, pour stocker des programmes informatiques pour la mise en œuvre des modes de réalisation de l'invention ;
- une interface réseau 3.4 connectée à un réseau de communication sur lequel des données numériques à traiter sont transmises ou reçues. L'interface réseau 3.4 peut être une seule interface réseau, ou composée d'un ensemble d'interfaces réseau différentes (par exemple filaire et sans fil, interfaces ou différents types d'interfaces filaires ou sans fil). Des paquets de données sont envoyés sur l'interface réseau pour la transmission ou sont lus à partir de l'interface de réseau pour la réception sous le contrôle de l'application logicielle exécutée dans le processeur 3.1 ;
- une interface utilisateur 3.5 pour recevoir des entrées d'un utilisateur ou pour afficher des informations à un utilisateur ; - un support de stockage optionnel 3.6 noté HD ;
- un module d’entrée/sortie 3.7 pour la réception / l'envoi de données depuis / vers des périphériques externes tels que disque dur, support de stockage amovible ou autres.
Le code exécutable peut être stocké dans une mémoire morte 3.3, sur le support de stockage 3.6 ou sur un support amovible numérique tel que par exemple un disque. Selon une variante, le code exécutable des programmes peut être reçu au moyen d'un réseau de communication, via l'interface réseau 3.4, afin d'être stocké dans l'un des moyens de stockage du dispositif de communication 3, tel que le support de stockage 3.6, avant d'être exécuté.
L'unité centrale de traitement 3.1 est adaptée pour commander et diriger l'exécution des instructions ou des portions de code logiciel du programme ou des programmes selon l'un des modes de réalisation de l'invention, instructions qui sont stockées dans l'un des moyens de stockage précités. Après la mise sous tension, le CPU 3.1 est capable d'exécuter des instructions stockées dans la mémoire RAM principale 3.2, relatives à une application logicielle, après que ces instructions aient été chargées de la ROM par exemple. Un tel logiciel, lorsqu'il est exécuté par le processeur 3.1, provoque les étapes des organigrammes présentés dans les figures 3 et 4 pour être exécutées.
Dans ce mode de réalisation, l'appareil est un appareil programmable qui utilise un logiciel pour mettre en œuvre l'invention. Toutefois, à titre subsidiaire, la présente invention peut être mise en œuvre dans le matériel (par exemple, sous la forme d'un circuit intégré spécifique ou ASIC). La présente invention est particulièrement avantageuse dans la mesure où :
- elle peut être mise en œuvre, par exemple par l'intermédiaire d'une application ou d'un module logiciel exécutés uniquement sur un serveur applicatif ou module logiciel pouvant en outre être téléchargés depuis Internet ;
- elle ne nécessite pas d'apporter de modifications au fonctionnement normal des réseaux radio-mobiles actuellement déployés et elle est compatible avec les protocoles de communications mis en œuvre dans ces réseaux mettant en œuvre un mécanisme d'avance en temps conventionnel ;
- elle évite aux terminaux mobiles de faire des mesures et d'envoyer le résultat de ces mesures aux réseaux radio-mobiles, ce qui permet avantageusement d'économiser des ressources du réseau en réduisant la signalisation dans le réseau ainsi que la consommation énergétique des terminaux mobiles (optimisation de l'autonomie de la batterie des terminaux mobiles en mobilité).
Naturellement, pour satisfaire des besoins spécifiques, une personne compétente dans le domaine de l’invention pourra appliquer des modifications dans la description précédente. Bien que la présente invention ait été décrite ci-dessus en référence à des modes et variantes de réalisation spécifiques, la présente invention n'est pas limitée à ces seuls exemples, et les modifications qui se trouvent dans le champ d'application de la présente invention seront évidentes pour une personne versée dans l'art.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de transfert intercellulaire aveugle d'une communication en cours (C) entre un terminal mobile (MS) et une station de base (BS1), vers une station de base cible (BS2) dans un réseau radio-cellulaire comprenant une pluralité de stations de base (BS1, BS2, BS3 ; BS1’, BS2.1, BS2.Î, BS2.j) configurées pour fournir une pluralité de sections de couverture radio (SI, S2 ; SI’, S2.1, S2.i, S2.j) suivant une voie de transport (A ; A’, A.l, A.i, A.j), le long de laquelle le terminal mobile (MS) est destiné à se déplacer, chaque section (SI, S2 ; SI’, S2.1, S2.i, S2.j) étant définie entre une ou plusieurs paires de stations de base ({BS1, BS2} ; {BS1’, BS2.1}, {BS1’, BS2.2}, {BS1’, BS2.j}), chaque station de base (BS2 ; BS2.1, BS2.Î, BS2.j) séparant une première section (SI ; SI’) d’une deuxième section (S2 ; S2.1 ; S2.i ; S2.j) adjacente à la première section (SI ; SI’) et comprenant deux antennes directives (A2.1, A2.2) dont l’une pointe vers la première section (SI ; SI’) et dont l’autre pointe vers la deuxième section (S2, S2.1 ; S2.i ; S2.j), de sorte que chacune desdites sections soit couverte par au moins deux stations de base ({BS1, BS2}, {BS2, BS3} ; {BS1’, BS2.1}, {BS1\ BS2.Î}, {BS1’, BS2.j}), ledit procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend, pour chaque station de base couvrant une section (SI ; SI’) dans laquelle se trouve le terminal mobile (MS), les étapes suivantes exécutées par un dispositif de traitement de l’information (3): après avoir stocké (E0) dans une mémoire accessible (3.2) par ladite pluralité de stations de base, N-l valeurs d’un délai de propagation entre le terminal mobile et chacune des stations de base couvrant la section (SI ; SI’) dans laquelle se trouve le terminal mobile (MS) où N désigne un entier naturel strictement supérieur à 1, les N-l valeurs étant déterminées entre deux instants ti et tN-i:
- détermination (El) de la Neme valeur dudit délai de propagation (DPI, DP2) pour chaque station de base;
- stockage (E3) de ladite Neme valeur dans ladite mémoire pour chaque station de base;
- analyse temporelle (E5) dudit délai de propagation entre le terminale mobile (MS) et chaque station de base, l’analyse comprenant les sous-étapes suivantes :
- calculer (E50) l’évolution temporelle de la valeur du délai de propagation entre la (N-l)eme et la Neme valeur pour chaque station de base et si ladite valeur décroît au cours du temps : - déterminer (E52) si la Neme valeur est inférieure ou égale à un seuil prédéterminé (Th), puis si cette Neme valeur est inférieure ou égale audit seuil prédéterminé (Th) :
- sélectionner (E7) la station de base pour laquelle ledit délai de propagation atteint une valeur inférieure ou égale audit seuil prédéterminé (Th), cette station de base définissant alors la station de base cible;
- transférer (Eli) la communication en cours vers ladite station de base cible ;ou si cette Neme valeur est strictement supérieure audit seuil prédéterminé (Th):
- sélectionner la station de base pour laquelle il est estimé que ledit délai de propagation atteindra ledit seuil prédéterminé (Th) à un temps de transfert futur le plus proche (th’), cette station de base définissant alors la station de base cible ;
- transférer (Eli) la communication en cours vers la station de base cible lorsque ledit délai de propagation atteint ledit seuil prédéterminé (Th) audit temps de transfert futur.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, s’il existe plusieurs stations de base pour lesquelles la Neme valeur du délai de propagation est inférieure ou égale audit seuil prédéterminé (Th), la station de base sélectionnée lors de l’étape de sélection (E7) est celle pour laquelle ladite Neme valeur du délai de propagation est la plus faible.
3. Procédé selon Tune quelconque des revendications 1 à 2, caractérisé en ce qu’il comprend en outre les étapes suivantes, dès lors que le temps de transfert futur (th’) est estimé : - détermination d'un temps d’activation (ta) auquel des ressources dudit réseau seront activées par anticipation pour préparer le transfert de la communication en cours, en fonction d’un temps de préparation (At) des desdites ressources; - activation desdites ressources audit instant d’activation (ta).
4. Procédé selon Tune quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le seuil a une valeur constante.
5. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le seuil est défini de manière dynamique.
6. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que pour chaque section de couverture (SI, S2 ; SI’, S2.1, S2.i, S2.j), les antennes respectives (Al.l, A2.1) de deux stations de base consécutives (BS1, BS2 ; BS1’, BS2.1 ; BS1’, BS2.Î ; BS1’, BS2.j) couvrant ladite chaque section (SI ; SI’) sont configurées pour émettre de manière synchronisée selon une technique de diffusion simultanée.
7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le délai de propagation est déterminé en fonction d’un paramètre d'avance en temps (TA) destiné audit terminal mobile (MS) pour ajuster un temps d'émission dudit terminal mobile.
8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le transfert de la communication en cours (C) est réalisé dès que la valeur instantanée du délai de propagation (DP(N)) est inférieure ou égale audit seuil prédéterminé (Th).
9. Procédé selon Tune quelconque des revendications 3 à 8, caractérisé en ce que le temps de préparation (At) est déterminé en fonction dudit temps de transfert futur et d'une vitesse de déplacement du terminal mobile (MS).
10. Procédé selon Tune quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que ledit temps de transfert futur est estimé par une méthode d’extrapolation à partir d'un ensemble de valeurs dudit délai de propagation préalablement stockées dans ladite mémoire (4, 41).
11. Réseau de communication radio-mobile comprenant :
- une pluralité de stations de base (BS1, BS2 ; BS1’, BS2.1, BS2.Î, BS2.j) configurées pour fournir une pluralité de sections de couverture radio (SI, S2 ; SI’, S2.1, S2.i, S2.j) suivant une voie de transport (A ; A’, A.l, A.i, A.j), chaque section (SI, S2 ; SI’, S2.1, S2.i, S2.j) étant définie entre une ou plusieurs paires de stations de base (BS1, BS2 ; BS1’, BS2.1, BS1, BS2.2, ..., BS1, BS2.j), chaque station de base (BS2 ; BS2.1, BS2.Î, BS2.j) séparant une première section (SI ; SI’) d’une deuxième section (S2 ; S2.1 ; S2.i ; S2.j) adjacente à la première section (SI) et comprenant deux antennes directives (A2.1, A2.2) dont Tune pointe vers la première section (SI ; SI’) et dont l’autre pointe vers la deuxième section (S2 ; S2.1 ; S2.i ; S2j), de sorte que chacune desdites sections soit couverte par au moins deux stations de base ({BS1, BS2} , {BS2, BS3} ; {BS1\ BS2.1} , {BS1\ BS2.Î} , {BS1’, BS2.j});
- un terminal mobile (MS) adapté à se déplacer le long de ladite voie de transport (A ; A’ , Al, A.i, A.j) et à communiquer avec au moins une station de base d'une section de couverture dans laquelle se situe ledit terminal mobile; ledit réseau étant caractérisé en ce qu'il comprend en outre un dispositif de traitement de l’information (3) adapté à mettre en œuvre les étapes du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 10.
12. Réseau selon la revendication 11, caractérisé en ce que la voie de transport (A ; A’,
A.I, A.i, A.j) est une voie le long de laquelle se déplace un véhicule dans lequel se trouve ledit terminal mobile (MS).
13. Réseau selon l’une quelconque des revendications 11 et 12, caractérisé en ce qu’il comprend au moins un nœud d’embranchement (NE) à partir duquel la voie de transport (A’) se divise en plusieurs branches (A.I, A.i, A.j) de sorte qu’au moins une section (SI’) soit couverte par une pluralité de stations de base (BS1’, BS2.1, BS2.Î, BS2.j).
14. Programme d’ordinateur comprenant des instructions adaptées à mettre en œuvre les étapes du procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 10, lorsque ledit programme est exécuté sur un ordinateur (3).
15. Moyen de stockage d'informations, amovible ou non, partiellement ou totalement lisible par un ordinateur (3) ou un microprocesseur comportant des instructions de code d'un programme d'ordinateur pour l'exécution des étapes du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 10.
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