EP2875687A1 - Procede de gestion de la configuration d'un reseau de telecommunication - Google Patents

Procede de gestion de la configuration d'un reseau de telecommunication

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EP2875687A1
EP2875687A1 EP13739683.4A EP13739683A EP2875687A1 EP 2875687 A1 EP2875687 A1 EP 2875687A1 EP 13739683 A EP13739683 A EP 13739683A EP 2875687 A1 EP2875687 A1 EP 2875687A1
Authority
EP
European Patent Office
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traffic
network
profile
terminal
information
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP13739683.4A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Rohit Gupta
Emilio Calvanese Strinati
Antonio De Domenico
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Original Assignee
Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
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Filing date
Publication date
Application filed by Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA filed Critical Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Publication of EP2875687A1 publication Critical patent/EP2875687A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H04W28/00—Network traffic management; Network resource management
    • H04W28/02—Traffic management, e.g. flow control or congestion control
    • H04W28/0231—Traffic management, e.g. flow control or congestion control based on communication conditions
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
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    • H04W4/00—Services specially adapted for wireless communication networks; Facilities therefor
    • H04W4/02—Services making use of location information
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    • H04W52/00—Power management, e.g. TPC [Transmission Power Control], power saving or power classes
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    • H04L43/08—Monitoring or testing based on specific metrics, e.g. QoS, energy consumption or environmental parameters
    • H04L43/0823—Errors, e.g. transmission errors
    • H04L43/0829—Packet loss
    • 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 wireless telecommunications networks and more particularly the management of a cellular, meshed and ad hoc telecommunications network.
  • a cell is defined by a base station that provides radio coverage for terminals within the thus-defined cell.
  • cell designates as well an attocell, a femtocell, a pico-cell, a micro-cell, or even a macro-cell.
  • a problem is that in a given geographical area, the densification of cells has led to an increase in the energy consumption of networks, some areas of the network may be over-equipped.
  • Solutions are known for spatiotemporally defining in a given geographical area how to manage the network.
  • An object of the invention is to manage a network in an anticipated manner.
  • the invention proposes a method of configuring a telecommunications network located in a geographical area in which there is at least one terminal receiving or transmitting traffic relating to a service, the method comprising: an acquisition of information relating to the traffic received or transmitted by said at least one terminal, said information comprising a duration of the service requested or received by said terminal;
  • the estimation step consists in updating, from the information acquired, an initial request profile, which is a function of the profile of each user and which has been initialized;
  • the step of determining the network configuration defining an offer profile closest to the traffic request profile comprises integrating an optimization step according to a predetermined criterion
  • the predetermined criterion is that said configuration has a minimum energy consumption for a given quality of service level
  • each terminal comprises an application loaded into a memory of the terminal, the method comprising a step of extraction by the application of the information relating to said traffic, a step of transmission of the extracted information;
  • the network configuration is defined by the number of base stations active in the geographical area, the power of the antennas of the terminals and / or base stations and / or the route relative to each traffic flow;
  • the network configuration is implemented either centrally or in a distributed manner.
  • the invention is based on a prediction of traffic from information which when the management of the network is based on past measurements are not taken into account.
  • the local and point estimate of the requested capacity makes it possible to reconfigure the network in order to avoid so-called "out-of-service” situations and to increase the QoS.
  • the reconfiguration can be performed in order to optimize the network according to one or more parameters (such as energy efficiency) chosen by the operator.
  • the invention applies to wireless networks: cellular (3G, GSM, GPRS, etc.), ad hoc and mesh networks.
  • FIG. 1 illustrates a cellular network deployed in a given geographical region
  • FIG. 2 illustrates steps of a method according to the invention
  • FIG. 3 illustrates an example of a traffic profile
  • FIGS. 4a to 4e illustrate two exemplary embodiments of a method according to the invention
  • FIG. 5 illustrates the energy consumption of a configuration of a network obtained according to the method of the invention in comparison with a configuration of a network obtained in a conventional manner.
  • a cellular telecommunications network comprises a plurality of base stations 10, 20, 30, 40, 50, arranged in a geographical zone 1 in which there is at least one terminal T1, T2, T3, T4, T5, T6, T7, T8.
  • Each base station 10, 20, 30, 40, 50 defines a cell C1, C2, C3, C4, C5.
  • the telecommunication network may be of the mesh type and comprises at least one terminal located in a geographical area. This type of network differs from that of Figure 1 in that it does not include a base station.
  • Terminal means a telephone terminal a sensor, a computer, etc.
  • At least one terminal T1, T2, T3, T4, T5, T6, T7, T8 receives or transmits traffic to another terminal.
  • the terminal transmits or receives traffic via a base station 10, 20, 30, 40, 50.
  • a terminal is in connection with a base station.
  • the configuration can be done centrally. To do this, a controller is in contact with all the access points of the geographical area and acts as master of the network, the access points being slaves.
  • the management can be performed in a distributed manner.
  • the elements of the network of the geographical area communicate with each other to configure themselves with respect to each other.
  • S1 acquires information relating to the traffic transmitted or received by each terminal T1-T8 in the given geographical area.
  • traffic means data packets (for example IP packets) transmitted or received by the terminal, the traffic corresponding to a service requested or received by the terminal.
  • the traffic information relates to the traffic content and the traffic sending / receiving context.
  • the traffic can come from various applications (or services): telephony, video, SMS, video game.
  • the context of transmission / reception of the traffic can be the location of the terminal in the geographical area, the quality of the radio link, the type of communication (outside or inside, which makes it possible to have a degree of mobility of the terminal in the geographical area), the base stations covering the mobile terminal in the geographical area (for example the terminal may be in an area covered by several base stations, in the case of a cellular network), the attenuation of the radio signal , the level of interference, etc.
  • the traffic content is relative to the type of data from the services. Traffic is not the same whether it's a phone call or a video.
  • the content and context can therefore allow the network to determine a potential flow of different types of content.
  • This estimate is already implemented by the services of the type, in English, "web streaming video” (for example youtube®) and music (for example deezer®). These services offer certain types of video / music content that relate to previous user requests.
  • the network can begin to transmit the data relating to these predictions to reduce the waiting time and thus improve the quality of the service. This is particularly the case in the case of playlists established by a user.
  • the context information used here is information linking a terminal to its current context of use, including information on whether the terminal is inside or outside, or future, for example obtained from the terminal history , that is to say, information drawn from experience: for example regular movements of the terminal, at particular time slots ...
  • the traffic transmitted or received by each terminal comprises the information relating to the traffic.
  • the information acquired S1 includes a duration of the requested or received service, duration relative to the content.
  • duration of the service it can be of two types: if the requested service is a streaming or instant streaming service, which can not be deferred, then duration of service then corresponds to the actual duration of the information that one wishes to obtain in reading; if the requested service is likely to be deferred, the duration of service may then correspond to the amount of data to be exchanged to provide this service.
  • the traffic information is transmitted explicitly by the terminal.
  • the traffic information can be inserted with the signaling data.
  • the communication standard must be adapted.
  • each terminal comprises an application loaded into a memory of the terminal, to retrieve the information relating to the traffic.
  • the configuration method comprises an extraction step SO 'of the information relating to the traffic, and a transmission step SO' of the information relating to the traffic.
  • Such an application can be installed by the operators themselves before marketing a terminal. or to be made available to the users so that they install it on their terminal In the latter case a counterparty can be proposed to the users (a reduction on their subscription for example) Thus, it is the application which transmits SO "Traffic information explicitly.
  • traffic data are extracted at the reception of the traffic as such, by a controller of the network, by a technique of inspection of the data packets in depth (in English, “Deep Packet Inspection” (DPI)).
  • DPI Deep Packet Inspection
  • Such a technique makes it possible to analyze the traffic to establish statistics, to detect intrusions, spam or any other type of content.
  • Such a technique is conventionally used for the Internet and is now applied to telecommunication networks.
  • R. Bendrath "Global technology trends and national regulation: Explaining Variation in the governance of Deep Packet Inspection," International Studies Annual Convention, New York City, February 15-18, 2009.
  • S2 is determined, based on the acquired information, a criterion that is characteristic of a possibility of deferring in time said requested or received service.
  • This criterion depends on the type of service depending on whether it is real-time traffic or who can wait (for example a large email).
  • the demand profile is the capacity of the requested network in a given geographical area for a given duration.
  • the estimation step S3 consists in updating, from the information relating to the acquired traffic, an initial request profile.
  • This initial request profile is a function of the profile of each user.
  • the profile of each user is derived from past observations that take into account his habits.
  • the initial PO demand profile is the average traffic profile that characterizes the given geographic region according to the users present in the given geographical area.
  • the new traffic request profile can be represented as a source of traffic to be served by the cellular network by techniques of queuing techniques (in English "Queuing Techniques") and in particular equitable sharing technologies. Weighted Fair Queuing (WFQ) or Priority Queuing (PQ).
  • WFQ Weighted Fair Queuing
  • PQ Priority Queuing
  • the estimation S3 can be carried out according to different temporal scales:
  • the traffic demand profile is a prediction of future traffic in the geographical area and, contrary to known techniques which are based on past observations, here we also use information about the content and context of the current traffic.
  • FIG. 3 illustrates an example of a traffic demand profile.
  • the profile is three-dimensional: time, space capacity.
  • S4 is determined to be a network configuration that makes it possible to obtain an offer profile that is closest to the traffic request profile.
  • This determination can be done under duress. In this case we will determine the supply profile closest to the demand profile that best meets the constraint that we will set.
  • the configuration of the network is defined by all the activated base stations as well as by their characteristics (number of antennas, power, calculation capacity and cooperation between base stations, etc.).
  • the constraint may be that the energy consumption of the network configuration ensuring a given QoS level is minimal. In this way, the constraint on the supply profile ensures the required quality of service and the constraint on the configuration ensures a minimum energy consumption.
  • the constraint on the configuration of the network for having the minimum energy consumption can be defined either by a cost function or by a profit function or by a gain function.
  • Other metrics relate to spectral efficiency (expressed in bit / s / Hz), deployment efficiency (expressed in bits / euros (or dollars)), and so on.
  • the constraint can be temporal or spatial. In other words, for a certain duration and / or as a function of a region of the geographical area, one of the above constraints may be chosen.
  • the different optimization constraints can be set by the operator in charge of network deployment.
  • the network S5 is configured.
  • the configuration of the network consists of adapting the number of active base stations, adapting the transmission power of the base stations, etc.
  • the configuration also consists in defining the route relative to each traffic flow (defined by the routing function).
  • this profile being derived from experience (this profile can be obtained by averages of the past use of the network, at repeating slots);
  • An additional step of physical configuration of the network according to the configuration thus determined can then be provided.
  • a step of optimizing the estimated theoretical profile can be provided, taking into account the context of use of the terminal and the content (possibility of deferring the service and its duration).
  • a step of optimizing the configuration of the network may also be provided according to predetermined criteria, for example the consumption of the network.
  • this service is instantaneous streaming type, that is to say it implies a need for instant transmission and for a specified period, for example the playback of a video.
  • This service can not be deferred, but additional content information can be identified: the length of the video in question.
  • base stations will be activated to respond to this service in the environment of the terminal, and this during the duration of the video. We can therefore anticipate an increase in the capacity of the network during the video playback time, then a decrease in the capacity of the network at the end of the duration of the video.
  • the service considered is known to be deferred (content information). For example, the case of a download of a set of data of a predetermined size (duration of service) can be taken.
  • contextual information can be derived that a number of network configurations, in the future, can be used to provide the service.
  • Information derived from the terminal experience can also be used to increase the scope of these possibilities.
  • the terminal travels a similar route every day, between different types of base stations more or less saturated during the time allocated to provide the service, it is possible to determine several configurations of the possible network over time , to provide the service.
  • the choice of the configuration finally used may be made randomly, or by optimization of predetermined criteria such as the consumption of the network, as described below.
  • FIGS. 4a, 4b, 4c, 4d and 4e two exemplary embodiments of the method according to the invention are described.
  • active base station or active terminal a switched base station / terminal exchanging traffic and operating at a power which depends on its Pin load such that, with P0, ⁇ and Px which respectively indicate the minimum load power, dependence of the power consumption by the load and the radio frequency power necessary to satisfy the demand profile;
  • a live base station / terminal that does not exchange traffic and operates at a Pidie ⁇ PO power.
  • An M-BS base station of a macro-cell is active in a coverage zone Z;
  • a local base station AP1 of a femtocell is active and defines a zone Z1 of coverage
  • the UE1 terminal is active and participates in a conference call; according to the agenda on his terminal, this conference call can last another hour and a half; - The UE2 terminal is active and plays a streaming video, there is one minute of video left;
  • the UE3 terminal is active and is videoconferencing, according to statistical data, every day at that time a videoconference takes place for similar durations. At the instant tO there are thirty seconds of videoconferencing left;
  • the UE4 terminal is active and has just started an application for a video game that downloads real-time data
  • the UE5 terminal is active and has sent an email at time tO (this application is characterized by a high latency);
  • the UE6 terminal is in standby
  • the terminal UE1 is located at the place of work of its user: it will be static for a certain duration;
  • UE2, UE3, UE4 and UE5, UE6 are located in the home of their user.
  • the traffic demand profile in terms of capacity at time t0 is shown schematically by the vertical bars rising above the terminals UE1, UE2, UE3 in FIG. 4a.
  • the traffic information (context and content) acquired and the initial demand profile make it possible to estimate a traffic demand profile in the geographical area considered at a time t1 (short term).
  • the information relating to the received or transmitted traffic (context and content information) deduced from the traffic information listed above makes it possible to estimate a traffic demand profile in the geographical area considered at a time t1 (short term). .
  • This traffic demand profile at time t1 is shown diagrammatically in FIG. 4b.
  • UE4 is covered by the local base station AP1;
  • the determination of the traffic offer profile is made under the constraint that the configuration has a minimum energy consumption for the requested QoS level.
  • the energy consumption of each element of the network is determined.
  • the Pin consumption of the base stations AP1, AP2 and M-BS is determined in the following manner: with Po the power of the base station at minimum load, ⁇ dependence of the power consumption by the load and the power ⁇ radio frequency necessary for the base station to satisfy the demand profile.
  • Po and Cl depend on the type of base station.
  • the energy consumption of a local base station weakly depends on its load and transmission power ⁇ .
  • the energy consumption of a M-BS macrocell base station is almost proportional to its transmission power PTX (OR at its expense).
  • the solution that increases the transmission power of the local base station AP1 is the most energy efficient solution of the network and at the same time ensures the quality of service requested for the UE4 terminal. Indeed, enabling the local base station AP2 or increasing the load of the M-BS macrocell base station would significantly increase the energy consumption of the network. Plus the activation of the station Local base AP2 requires a longer reaction time than the available latency to serve the UE4 terminal.
  • Figure 4c illustrates the configuration of the network obtained. It can be seen from FIG. 4a that the terminal UE4 is in the coverage area of the local base station AP1, the power of which has been increased.
  • the information relating to the traffic (context and content) acquired and the initial demand profile make it possible to estimate a traffic demand profile in the geographical area considered at a time t2. (middle term).
  • This traffic demand profile at time t2 is shown schematically in FIG. 4d.
  • the UE5, UE6 terminals (located in the home of their user) will initiate a communication and will have to be served;
  • the UE2 and UE3 terminals will have finished their applications and will go to sleep.
  • the determination of the traffic offer profile is made under the constraint that the network configuration ensuring a level of quality of service given to users has a minimum energy consumption.
  • FIG. 4e illustrates the configuration of the network obtained. It can be seen from FIG. 4a that the terminals UE4, UE5 and UE6 are in the coverage area defined by the local base station AP2, and that the local base stations AP1 and AP3 are on standby.
  • Femtocells are able to detect the presence / absence of a user and activate / sleep.
  • Active femtocells are characterized by energy consumption with P0, ⁇ and Px which respectively indicate the power of the femtocell at minimum load, the dependence of the power consumption by the load and the radio frequency power necessary to satisfy the demand profile.
  • femtocells in standby have no data to transmit (no traffic) and are characterized by energy consumption Pidle ⁇ Pin
  • FIG. 5 illustrates a comparison of the average energy consumption (in Joule) in the femtocell network when the information of the content is exploited to activate and deactivate the access points (curve C1) with a system which does not exploit this information (curve C2).
  • the energy consumption is calculated according to the parameter pd which measures the probability that a femtocell is installed in an apartment.
  • Terminals UE1, UE2 are located in a train traveling along a path along which AP1, AP2, AP3, AP4 base stations are deployed.
  • a first step information concerning the context of the user terminals such as their position in the train, the train path, the speed of the train and the content of the traffic generated by the applications used by these terminals are acquired.
  • This information is then aggregated by user and by geographical area and then used to estimate a profile of traffic request per user then per zone in a given period of time later.
  • a benefit function is then defined based on the energy consumption of each base station based on the number of user terminals served by each base station and the expected type of traffic.
  • traffic content information can be exploited to establish / allocate in real time the capacity (i.e. bandwidth) required / needed in a specific part of the network.
  • This approach increases the efficiency of the system and therefore the number of users that can be served by the network.

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Abstract

L'invention concerne un procédé de configuration d'un réseau de télécommunications localisé dans une zone géographique dans laquelle se trouve au moins un terminal recevant ou transmettant du trafic relatif à un service, le procédé comprenant : -une acquisition d'informations relatives au trafic reçu ou émis par ledit au moins un terminal, lesdites informations comprenant une durée du service demandé ou reçu par ledit terminal -une détermination à partir des informations acquises d'un critère caractéristique d'une possibilité de différer dans le temps ledit service demandé ou reçu; -une estimation, à partir des informations acquises et dudit critère déterminé, d'au moins un profil de demande de trafic à venir dans la zone géographique sur une période de temps postérieure à l'acquisition; -une détermination à partir du profil de demande de trafic estimé, d'une configuration du réseau définissant un profil d'offre le plus proche du profil de demande de trafic; -une configuration du réseau selon la configuration ainsi déterminée.

Description

PROCEDE DE GESTION DE LA CONFIGURATION D'UN RESEAU DE
TELECOMMUNICATION
DOMAINE TECHNIQUE GENERAL
L'invention concerne le domaine des réseaux de télécommunications sans fils et plus particulièrement la gestion d'un réseau de télécommunications cellulaire, maillé et ad hoc.
ETAT DE LA TECHNIQUE
L'usage de plus en plus courant de terminaux connectés à un réseau cellulaire a provoqué une augmentation du trafic.
Pour pallier cette augmentation de trafic, dans le cas d'un réseau cellulaire, les opérateurs ont augmenté la densité des cellules dans une région géographique donnée afin d'offrir une certaine qualité de service (en anglais, « Quality of Service », (QoS)) aux utilisateurs.
Une cellule est définie par une station de base qui offre une couverture radio pour des terminaux à l'intérieur de la cellule ainsi définie.
On précise que le terme cellule désigne aussi bien une attocellule, une femtocellule, une pico-cellule, une micro-cellule, ou bien encore une macro-cellule.
Un problème est que dans une zone géographique donnée, la densification des cellules a engendré une augmentation de la consommation énergétique des réseaux, certaines zones du réseau pouvant être suréquipées.
On connaît des solutions pour définir de manière spatio-temporelle dans une zone géographique donnée la façon de gérer le réseau.
On pourra se référer au document de Wei, Y., Song, M., Liu, B., Wang, X., & Li, Y. (201 1 , October) : « Energy efficient coopérative relaying and cognitive radio technologies to deliver green communication », dans Pervasive Computing and Applications (ICPCA), 2011 6th International Conférence on (pp. 105-109), IEEE. Une solution est de gérer le réseau en fonction du jour ou de la nuit en partant du principe que la demande en trafic sera moins importante la nuit que le jour : on peut par exemple diminuer la puissance des stations de base la nuit.
Cette approche est décrite dans le document suivant : Chiaraviglio, L, Ciullo, D., Meo, M., & Marsan, M. A. (2009, septembre) : « Energy-efficient management of UMTS access networks », dans Teletraffic Congress, 2009, ITC 21 2009. 21 st International (pp. 1-8), IEEE.
D'autres solutions sont fondées sur des informations statistiques obtenues en moyennant la demande de trafic passée dans une région géographique donnée sur une période de temps donnée. De cette façon, on dispose de profils de demande définis dans le temps et l'espace qui permettent de gérer le réseau.
Toutefois, ces solutions ne sont pas satisfaisantes car elles ne prennent pas en compte révolution en temps réel de la demande de trafic dans une région donnée. Ainsi, ces solutions conduisent souvent, soit à sur-dimensionner le réseau soit à le sous-dimensionner. Le sous-dimensionnement conduisant à une dégradation de la QoS.
En outre, le problème de la prise en compte de l'évolution en temps réel de la demande de trafic dans une région donnée se retrouve dans les réseaux sans-fils maillés et ad-hoc.
II existe par conséquent un besoin de pouvoir configurer un réseau cellulaire maillé ou ad hoc afin de limiter le cout énergétique et en même temps garantir une qualité de service pour les utilisateurs.
PRESENTATION DE L'INVENTION
Un but de l'invention est gérer un réseau de manière anticipée.
A cet effet, l'invention propose un procédé de configuration d'un réseau de télécommunications localisé dans une zone géographique dans laquelle se trouve au moins un terminal recevant ou transmettant du trafic relatif à un service, le procédé comprenant : - une acquisition d'informations relatives au trafic reçu ou émis par ledit au moins un terminal, lesdites informations comprenant une durée du service demandé ou reçu par ledit terminal ;
- un détermination à partir des informations acquises d'un critère caractéristique d'une possibilité de différer dans le temps ledit service demandé ou reçu ;
- une estimation, à partir des informations acquises et dudit critère déterminé, d'au moins un profil de demande de trafic à venir dans la zone géographique sur une période de temps postérieure à l'acquisition ;
- une détermination à partir du profil de demande de trafic estimé, d'une configuration du réseau définissant un profil d'offre le plus proche du profil de demande de trafic ;
- une configuration du réseau selon la configuration ainsi déterminée.
L'invention est avantageusement complétée par les caractéristiques suivantes prises seules ou en combinaison techniquement possible :
l'étape d'estimation consiste à mettre à jour, à partir des informations acquises, un profil de demande initial fonction du profil de chaque utilisateur et préalablement initialisé ;
l'étape de détermination de la configuration du réseau définissant un profil d'offre le plus proche du profil de demande de trafic comprend intègre une étape d'optimisation en fonction d'un critère prédéterminé ;
- le critère prédéterminé est que ladite configuration présente une consommation énergétique minimale pour un niveau de qualité de service donné ;
la contrainte de consommation énergétique minimale est une fonction de coût CF = ∑iWi*(Pi/Pmax) où : Pi est au moins un des paramètres suivants : capacité, délai, attente, taux de perte de paquet, temps de transition, énergie transitoire, Pmax est la valeur maximale des Pi ; wi est le poids associé à chaque paramètre Pi ;
la contrainte de consommation énergétique minimale est une fonction de bénéfice BF = ∑iWi*(Ei) où Ei est l'efficacité énergétique (bit/joule) associée à chaque composant du réseau, wi est le poids associé à chaque Ei ; les informations relatives au trafic sont émises en même temps que le trafic ; l'étape d'acquisition consiste à mettre en œuvre une technique d'inspection des paquets en profondeur sur le trafic reçu pour extraire les informations relatives au trafic ;
- chaque terminal comprend une application chargée dans une mémoire du terminal, le procédé comprenant une étape d'extraction par l'application des informations relatives audit trafic, une étape de transmission des informations extraites ;
la configuration du réseau est définie par le nombre de stations de base actives dans la zone géographique, la puissance des antennes des terminaux et/ou des stations de base et/ou l'itinéraire relatif à chaque flux de trafic ;
la configuration du réseau est mise en œuvre soit de manière centralisée soit de manière distribuée.
Les avantages de l'invention sont multiples.
L'invention est fondée sur une prédiction du trafic à partir d'informations qui lorsque la gestion du réseau est fondée sur des mesures passées ne sont pas prises en compte.
En effet, l'estimation ponctuelle et locale de la capacité demandée permet de reconfigurer le réseau afin d'éviter des situations dites « hors-service » et d'augmenter la QoS. De plus, la reconfiguration peut être réalisée dans le but d'optimiser le réseau selon un ou plusieurs paramètres (comme l'efficacité énergétique) choisis par l'operateur.
L'invention s'applique aux réseaux sans fils : cellulaires (3G, GSM, GPRS, etc.), réseaux ad hoc et maillés. PRESENTATION DES FIGURES
D'autres caractéristiques, buts et avantages de l'invention 5 ressortiront de la description qui suit, qui est purement illustrative et non limitative, et qui doit être lue en regard des dessins annexés sur lesquels :
- la figure 1 illustre un réseau cellulaire déployé dans une région géographique donnée ;
- la figure 2 illustre des étapes d'un procédé conforme à l'invention ;
- la figure 3 illustre un exemple d'un profil de trafic ;
- les figures 4a à 4e illustrent deux exemples de réalisation d'un procédé conforme à l'invention ;
- la figure 5 illustre la consommation énergétique d'une configuration d'un réseau obtenue selon le procédé de l'invention en comparaison avec une configuration d'un réseau obtenue de manière classique.
Sur l'ensemble des figures, les éléments similaires portent des références identiques.
DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION
En relation avec la figure 1 un réseau de télécommunications cellulaire comprend une pluralité de stations de base 10, 20, 30, 40, 50, disposées dans une zone géographique 1 dans laquelle se trouve au moins un terminal T1 , T2, T3, T4, T5, T6, T7, T8. Chaque station de base 10, 20, 30, 40, 50 définit une cellule C1 , C2, C3, C4, C5.
Le réseau de télécommunication peut être de type maillé et comprend au moins un terminal localisé dans une zone géographique. Ce type de réseau diffère de celui de la figure 1 en ce qu'il ne comprend pas de station de base.
On entend par terminal, un terminal téléphonique un capteur, un ordinateur, etc.
Au moins un terminal T1 , T2, T3, T4, T5, T6, T7, T8 reçoit ou transmet du trafic à destination d'un autre terminal. Dans le cas d'un réseau cellulaire (comme illustré sur la figure 1 ), le terminal émet ou reçoit du trafic par l'intermédiaire d'une station de base 10, 20, 30, 40, 50. Dans ce cas, un terminal est en liaison avec une station de base.
La configuration peut être effectuée de manière centralisée. Pour ce faire, un contrôleur est en liaison avec tous les points d'accès de la zone géographique et agit comme maître du réseau, les points d'accès étant des esclaves.
De manière alternative, la gestion peut être effectuée de manière distribuée. Dans ce cas, les éléments du réseau de la zone géographique communiquent entre eux pour se configurer les uns par rapport aux autres.
En relation avec la figure 2, dans un procédé de gestion, au cours d'une première étape, on acquiert S1 des informations relatives au trafic émis ou reçu par chaque terminal T1-T8 dans la zone géographique donnée.
On précise ici que l'on entend par trafic, des paquets de données (par exemple des paquets IP) transmis ou reçus par le terminal, le trafic correspondant à un service demandé ou reçu par le terminal.
Les informations relatives au trafic sont relatives au contenu du trafic et au contexte d'émission/réception du trafic.
On considère que le trafic peut être issu de diverses applications (ou services) : téléphonie, vidéo, SMS, jeu vidéo.
De manière plus générale, il peut s'agir de tous types de services qui nécessitent des ressources du réseau de télécommunication.
Le contexte d'émission/réception du trafic peut être la localisation du terminal dans la zone géographique, la qualité du lien radio, le type de communication (en extérieur ou en intérieur ce qui permet d'avoir un degré de mobilité du terminal dans la zone géographique), les stations de base couvrant le terminal mobile dans la zone géographique (par exemple le terminal peut se trouver dans une zone couverte par plusieurs stations de base, dans le cas d'un réseau cellulaire), l'atténuation du signal radio, le niveau d'interférence, etc. Le contenu du trafic est relatif au type de données issues des services. Le trafic n'est pas identique s'il s'agit d'un appel téléphonique ou d'une vidéo.
On note que le contexte est déjà utilisé dans diverses applications décrites dans les documents ci-dessous :
- Document WO 03/049466 A1 (INTERDIGITAL TECH CORP [US]) (2003-06-
12);
- Baldauf, M., Dustdar, S. & Rosenberg : « A survey on context aware Systems », International Journal of Ad Hoc and Ubiquitous Computing, 2(4), 263-27, 2007 ;
- Moltchanov, B.; Knappmeyer, M.; Fuchs, O.; Paschetta, E ,: « Context management and reasoning for adaptive service provisioning », Ultra Modem Télécommunications & Workshops, 2009. ICUMT Ό9. International Conférence on, oct. 2009 ;
- Coutinho, N.; Condeixa, T.; Sargento, S.; Neto, A.; « Energy Efficiency as Input for Context -aware Group- based Communications », Vol. 1 , No. 6, pp. 329 -
353, avril 201 1 ;
- Dean Kramer, Anna Kocurova, Samia Oussena, Tony Clark, and Peter Komisarczuk. 201 1. « An extensible, self-contained, layered approach to context acquisition », In Proceedings of the Third International Workshop on Middleware for Pervasive Mobile and Embedded Computing (M-MPAC Ί 1 ). ACM, New
York, NY, USA ;
- Zhiwen Yu, Xingshe Zhou, Daqing Zhang, Shoji Kajita, Kenji Mas : « Context- Aware Media Personalization », Assistive Technology Research Séries Volume 19, 2006 Smart Homes and Beyond - ICOST2006 4th International Conférence On Smart homes and health Telematics.
Le contenu et le contexte peuvent par conséquent permettre au réseau de déterminer un enchaînement potentiel de différents types de contenu. Cette estimation est déjà implémentée par les services du type, en anglais, « web streaming video » (par exemple youtube®) et musique (par exemple deezer®). Ces services proposent certains types de contenus de type vidéos/musiques qui ont un rapport avec les demandes précédentes des utilisateurs. De plus, le réseau peut commencer à transmettre les données relatives à ces prédictions pour réduire le temps d'attente et donc améliorer la qualité du service. On rencontre notamment ce cas-là dans le cas de listes de lecture établies par un utilisateur.
Les informations de contexte utilisées ici sont des informations liant un terminal à son contexte d'utilisation actuel, notamment des informations sur le fait que le terminal est en intérieur ou en extérieur, ou futur, par exemple obtenues à partir de l'historique du terminal, c'est-à-dire d'informations tirées de l'expérience : par exemple des déplacements réguliers du terminal, à des créneaux horaires particuliers...
Selon un mode de réalisation, le trafic émis ou reçu par chaque terminal comprend les informations relatives au trafic.
Selon ce mode de réalisation, de manière avantageuse, les informations acquises S1 comprennent une durée du service demandé ou reçu, durée relative au contenu.
S'agissant de la durée du service, elle peut être de deux ordres : si le service demandé est un service de lecture ou de diffusion en continu (en anglais, « streaming ») souhaité instantanément (donc qui ne peut être différé), la durée du service correspond alors à la durée réelle de l'information que l'on souhaite obtenir en lecture ; si le service demandé est susceptible d'être différé, la durée du service peut alors correspondre à la quantité de données à échanger pour fournir ce service.
Avantageusement, on prévoit directement à l'émission du trafic d'insérer dans le trafic ces informations S0. De cette manière, les informations relatives au trafic sont transmises explicitement par le terminal. Dans le cas d'un réseau cellulaire, les informations relatives au trafic peuvent être insérées avec les données de signalisation. Dans ce dernier cas il faut adapter le standard de communication.
De manière alternative ou complémentaire, chaque terminal comprend une application chargée dans une mémoire du terminal, pour récupérer les informations relatives au trafic. Ainsi, le procédé de configuration comprend une étape d'extraction SO' des informations relatives au trafic, et une étape de transmission SO" des informations relatives au trafic. Une telle application peut être installée par les opérateurs eux- mêmes avant de commercialiser un terminal ou être mise à disposition des utilisateurs pour que ces derniers l'installent sur leur terminal. Dans ce dernier cas une contrepartie peut être proposée aux utilisateurs (une réduction sur leur abonnement par exemple). Ainsi, c'est l'application qui transmet SO" les informations relatives au trafic de manière explicite.
Selon un autre mode de réalisation, lors de l'acquisition S1 , des données relatives au trafic sont extraites à la réception du trafic en tant que tel, par un contrôleur du réseau, par une technique d'inspection des paquets de données en profondeur (en anglais, « Deep Packet Inspection », (DPI)). Une telle technique permet d'analyser le trafic pour établir des statistiques, pour détecter des intrusions, du spam ou tout autre type de contenu. Une telle technique est classiquement utilisée pour Internet et est maintenant appliquée aux réseaux de télécommunication. A ce titre, on pourra se référer au document R. Bendrath, "Global technology trends and national régulation : Explaining Variation in the Governance of Deep Packet Inspection, "International Studies Annual Convention, New York City, 15-18 Février 2009.
A l'issue de l'étape d'acquisition S1 , on détermine S2, à partir des informations acquises un critère caractéristique d'une possibilité de différer dans le temps ledit service demandé ou reçu.
Ce critère dépend du type de service selon qu'il s'agit d'un trafic temps réel ou bien qui peut attendre (par exemple un email volumineux).
Ensuite, on estime S3, à partir des informations acquises et du critère quant à la possibilité ou non de différer le service, un profil de demande de trafic à venir dans la zone géographique sur une période de temps postérieure à l'acquisition.
Le profil de demande est la capacité du réseau demandée dans une zone géographique donnée pendant une durée donnée. Pour ce faire, l'étape d'estimation S3 consiste à mettre à jour, à partir des informations relatives au trafic acquises, un profil de demande initial. Ce profil de demande initial est fonction du profil de chaque utilisateur.
Le profil de chaque utilisateur est en particulier issu d'observations passées qui permettent de tenir compte de ses habitudes.
En d'autres termes, le profil de demande PO initial est le profil moyen de trafic qui caractérise la région géographique donnée en fonction des utilisateurs présents dans la zone géographique donnée.
Ensuite, le nouveau profil de demande de trafic peut être représenté comme une source de trafic à servir par le réseau cellulaire par des techniques de gestion des files d'attente (en anglais « Queuing Techniques ») et en particulier des technique dites à partage équitable pondéré (en anglais, « Weighted Fair Queuing », (WFQ)) ou bien dites de file d'attentes prioritaires (en anglais, « Priority Queuing », (PQ)).
A ce titre, on pourra se référer au document : A. Parekh and R. Gallager : « A Generalized Processor Sharing Approach to Flow Control in Integrated Services Networks: The Single-Node Case », IEEE/ACM Transactions on Networking, Vol 1 , No 3, juin 1993 et R. Rônngren and R. Ayani : « A comparative study of parallel and sequential priority queue algorithms », ACM trans. Model. Comput. Simul. 7,2, avril 1997, pages 157 - 209.
L'estimation S3 peut être effectuée selon différentes échelles temporelles :
- pour une durée courte, c'est-à-dire pour une durée jusqu'à 1 minute, durée comparable avec le temps de cohérence du canal radio ;
- pour une durée moyenne, c'est-à-dire pour une durée comprise entre 1 minute et 1 heure, durée comparable avec la durée moyenne d'une application cellulaire type ;
- pour une durée longue, c'est-à-dire pour une durée supérieure à 1 heure.
Bien entendu, plus la durée d'estimation est courte, plus la précision est élevée.
Ainsi, le profil de demande de trafic est une prédiction du trafic à venir dans la zone géographique et, contrairement aux techniques connues qui sont fondées sur des observations passées, ici on utilise aussi et les informations relatives au contenu et au contexte du trafic en cours.
On a illustré sur la figure 3 un exemple de profil de demande de trafic.
Comme illustré sur cette figure le profil est tridimensionnel : temps, espace capacité.
Une fois le profil de demande obtenu, on détermine S4 une configuration du réseau qui permet d'obtenir un profil d'offre le plus proche du profil de demande de trafic.
Cette détermination peut se faire sous contrainte. Dans ce cas on va déterminer le profil d'offre le plus proche du profil de demande qui satisfait au mieux la contrainte que l'on va fixer.
On peut utiliser des méthodes d'apprentissage automatique pour déterminer la configuration du réseau qui permet de mieux répondre au profil de demande. A ce titre, on pourra se référer au document WO 2007/057857 A1 (KONINKL PHILIPS ELECTRONICS NV [NL]. PHILIPS CORP [US]. RIBAS SALVADOR) (2007-05-24).
La configuration du réseau est définie par l'ensemble des stations de base activées ainsi que par leurs caractéristiques (nombre d'antennes, puissance, capacité de calcul et de coopération entre stations de base, etc.).
Selon un mode de réalisation, la contrainte peut être que la consommation énergétique de la configuration du réseau assurant un niveau de QoS donné soit minimale. De cette façon, la contrainte sur le profil d'offre assure la qualité de service requise et la contrainte sur la configuration assure une consommation énergétique minimale.
La contrainte sur la configuration du réseau permettant d'avoir la consommation énergétique minimale peut être définie soit par une fonction de coût soit par une fonction de bénéfice ou encore par une fonction de gain.
La fonction de coût peut être définie par CF = ∑iWi*(Pi/Pmax) où Pi est au moins un des paramètres suivants : capacité, délai, attente, taux de perte de paquet, temps de transition, énergie transitoire, Pmax est la valeur maximale des Pi, wi est le poids associé à chaque paramètre Pi. D'autres métriques sont relatives au taux d'erreur paquet, à la quantité d'énergie par bit (exprimée en Joule par bit), etc.
La métrique de bénéfice peut être définie par BF = ∑iWi*(Ei) où Ei est l'efficacité énergétique (bit/joule) associée à chaque composant du réseau, wi est le poids associé à chaque Ei. D'autres métriques sont relatives à l'efficacité spectrale (exprimée en bit/s/Hz), à l'efficacité de déploiement (exprimée en bits/euros (ou dollars)), etc.
De manière alternative ou complémentaire, la contrainte peut être temporelle ou spatiale. En d'autres termes, pour une certaine durée et /ou en en fonction d'une région de la zone géographique, on peut choisir l'une ou l'autre des contraintes ci-dessus.
Les différentes contraintes d'optimisation peuvent être fixées par l'opérateur en charge du déploiement du réseau.
Une fois déterminée la configuration du réseau permettant d'obtenir un profil d'offre le plus proche du profil de demande, on configure S5 le réseau.
La configuration du réseau consiste à adapter le nombre de stations de base actives, à adapter la puissance d'émission des stations de base, etc.
Dans le cas précis d'un réseau maillé la configuration consiste en outre à définir l'itinéraire relatif à chaque flux de trafic (défini par la fonction de routage).
En d'autres termes, on prévoit ici un procédé de configuration d'un réseau de télécommunications localisé dans une zone géographique, comprenant les étapes suivantes :
- acquérir un profil d'utilisation du réseau initial, ce profil étant issu de l'expérience (ce profil peut être obtenu par des moyennes de l'utilisation passée du réseau, à des créneaux horaires se répétant) ;
- à chaque nouvelle demande de service par un terminal du réseau, acquérir des informations relatives à la durée du service demandée et déterminer un critère quant à la possibilité de différer ce service ;
- estimer, à partir des informations acquises et du critère au moins un profil théorique de demande de trafic à venir dans la zone géographique sur une période de temps postérieure à l'acquisition ; - déterminer, à partir de ce profil de demande de trafic estimé, au moins une configuration du réseau définissant un profil d'offre proche du profil de demande de trafic.
Une étape supplémentaire de configuration physique du réseau selon la configuration ainsi déterminée peut ensuite être prévue.
Précédemment à l'étape de configuration physique, une étape d'optimisation du profil théorique estimé peut être prévue, en prenant en compte le contexte d'utilisation du terminal et le contenu (possibilité de différer le service et sa durée).
Une étape d'optimisation de la configuration du réseau peut également être prévue en fonction de critères prédéterminés, par exemple la consommation du réseau.
Pour clarifier ces différentes étapes, plusieurs exemples concrets vont maintenant être décrits dans le cadre de communications sans fil (les idées qui se dégagent de ces exemples s'appliquent également aux autres types de réseaux de télécommunication décrits précédemment), en supposant que, dans un réseau de télécommunication, un terminal de communication sans fil requérant un service.
Dans un premier exemple, ce service est de type streaming instantané, c'est-à- dire qu'il implique un besoin de transmission instantané et pendant une durée déterminée, par exemple la lecture d'une vidéo. Ce service ne peut être différé, mais une information supplémentaire de contenu peut être identifiée : la durée de la vidéo en question. En fonction de la position du terminal au moment de la requête du service (contexte), des stations de base seront activés pour répondre à ce service dans l'environnement du terminal, et ce pendant la durée de la vidéo. On peut donc anticiper une augmentation de la capacité du réseau pendant le temps de lecture de la vidéo, puis une baisse de la capacité du réseau à la fin de la durée de la vidéo.
Dans un deuxième exemple, le service considéré est connu comme étant susceptible d'être différé (information de contenu). On peut par exemple prendre le cas d'un téléchargement d'un ensemble de données d'une taille prédéterminée (durée du service). Dans ce cas, on peut tirer des informations de contexte qu'un certain nombre de configurations du réseau, dans le futur, peuvent être utilisées pour fournir le service. Les informations tirées de l'expérience du terminal peuvent également être utilisées pour augmenter le champ de ces possibilités. Notamment, s'il est connu que le terminal parcourt un trajet similaire tous les jours, entre différent types de stations de bases plus ou moins saturées pendant le temps alloué pour fournir le service, on peut déterminer plusieurs configurations du réseau possible, dans le temps, pour fournir le service. Le choix de la configuration finalement utilisée peut être fait aléatoirement, ou par optimisation de critères prédéterminés tels que la consommation du réseau, comme décrit ci-après.
On décrit en relation avec les figures 4a, 4b, 4c, 4d et 4e deux exemples de réalisation du procédé selon l'invention.
Dans ce qui suit on entend par :
- station de base active ou terminal actif, une station de base/terminal sous tension échangeant du trafic et fonctionnant à une puissance qui dépende de sa charge Pin telle que, avec P0,Û et Pïx qui indiquent respectivement la puissance à charge minimale, la dépendance de la consommation de puissance par la charge et la puissance radio fréquence nécessaire pour satisfaire le profil de demande;
- station de base ou terminal en veille, une station de base/terminal sous tension n'échangeant pas de trafic et fonctionnant à une puissance Pidie< PO.
En relation avec la figure 4a, on se place dans une situation initiale à un instant initial tO dans laquelle dans une région géographique considérée
- Une station de base M-BS d'une macro-cellule est active dans une zone Z de couverture ;
- Six terminaux UE1 , UE2, UE3, UE4, UE5, UE6 sont présents dans la zone Z de couverture ;
- Une station de base locale AP1 d'une femtocellule est active et définit une zone Z1 de couverture ;
- Deux stations de base locales AP2, AP3 de femtocellules sont en veille ;
- Le terminal UE1 est actif et participe à une conférence téléphonique ; selon l'agenda sur son terminal, cette conférence téléphonique peut durer encore une heure et demi ; - Le terminal UE2 est actif et lit une vidéo en streaming, il reste une minute de vidéo ;
- Le terminal UE3 est actif et est en visioconférence, d'après des données statistiques, tous les jours à cet instant là une visioconférence a lieu pendant des durées similaires. A l'instant tO il reste trente secondes de visioconférence ;
- Le terminal UE4 est actif et vient de démarrer une application pour un jeu vidéo qui télécharge en temps réel des données ;
- Le terminal UE5 est actif et a envoyé un courriel à l'instant tO (cette application est caractérisée par un temps de latence important) ;
- Le terminal UE6 est en veille ;
- le terminal UE1 est localisé sur le lieu de travail de son utilisateur : il va être statique pendant 5 une certaine durée ;
- Les terminaux UE2, UE3, UE4 et UE5, UE6 sont localisés au domicile de leur utilisateur.
Le profil de demande de trafic en termes de capacité à l'instant tO est schématisé par les barres verticales s'élevant au-dessus des terminaux UE1 , UE2, UE3 sur la figure 4a.
Les informations relatives au trafic (contexte et contenu) acquises et le profil de demande initial permettent d'estimer un profil de demande de trafic dans la zone géographique considérée à un instant t1 (court terme).
Les informations relatives au trafic reçu ou émis (informations relatives au contexte et au contenu) déduites des informations relatives au trafic listées ci-dessus permettent d'estimer un profil de demande de trafic dans la zone géographique considérée à un instant t1 (court terme).
Ce profil de demande de trafic à l'instant t1 est schématisé sur la figure 4b.
Comme prévu, on remarque que le terminal UE4 va demander une certaine capacité. Afin de déterminer la configuration du réseau permettant de définir un profil d'offre le plus proche du profil de demande de trafic trois solutions sont possibles :
- Activation de la station de base locale AP2 (qui est en veille à l'instant tO) ;
- Augmentation de la puissance de la station de base locale AP1 (qui est déjà active à l'instant tO) afin d'étendre sa zone de couverture pour que le terminal
UE4 soit couvert par la station de base locale AP1 ;
- Association du terminal UE4 à la station de base de macrocellule M-BS.
Afin de déterminer la configuration réseau optimale, la détermination du profil d'offre de trafic se fait sous la contrainte que la configuration présente une consommation énergétique minimale pour le niveau de QoS demandé.
Pour ce faire, on détermine la consommation énergétique de chaque élément du réseau. En particulier, on détermine la consommation Pin des stations de base AP1 , AP2 et M-BS de la manière suivante : avec Po la puissance de la station de base à charge minimale, Û la dépendance de la consommation de puissance par la charge et la puissance Ρτχ radio fréquence nécessaire à la station de base pour satisfaire le profil de demande.
On note que Po et Cl dépendent du type de station de base. En particulier, est très petit pour les stations de base locales (AP1 , AP2 et AP3) et beaucoup plus important pour la station de base de macrocellule M-BS. En effet, la consommation énergétique d'une station de base locale dépend faiblement de sa charge et de sa puissance de transmission Ρτχ. Au contraire la consommation énergétique d'une station de base de macrocellule M-BS est quasi proportionnelle à sa puissance de transmission PTX(OU à sa charge).
Dans le cas ci-dessus, la solution selon laquelle on augmente la puissance d'émission de la station de base locale AP1 est la solution la plus efficace du point de vue énergétique du réseau et permet en même temps d'assurer la qualité de service demandée pour le terminal UE4. En effet, activer la station de base locale AP2 ou augmenter la charge de la station de base de macrocellule M-BS augmenterait notablement la consommation énergétique du réseau. De plus l'activation de la station de base locale AP2 demande un temps de réaction plus important que le temps de latence disponible pour servir le terminal UE4.
La figure 4c illustre la configuration du réseau obtenue. On constate par rapport à la figure 4a, que le terminal UE4 se trouve dans la zone de couverture de la station de base locale AP1 , la puissance de celle-ci ayant été augmentée.
En variante, à partir des informations acquises à l'instant tO, les informations relatives au trafic (contexte et contenu) acquises et le profil de demande initial permettent d'estimer un profil de demande de trafic dans la zone géographique considérée à un instant t2 (moyen terme).
Ce profil de demande de trafic à l'instant t2 est schématisé sur la figure 4d.
A la différence du profil de demande de trafic estimé pour l'instant t1 :
- Les terminaux UE5, UE6 (localisés au domicile de leur utilisateur) vont initier une communication et vont devoir être servis ;
- Les terminaux UE2 et UE3 auront terminé leurs applications et se mettront en veille.
Afin de déterminer la configuration du réseau permettant de définir un profil d'offre le plus proche du profil de demande de trafic deux solutions sont possibles :
- Activer la station de base locale AP2 (qui est en veille à l'instant tO) ;
- Associer les terminaux UE5 et UE6 à la station de base de macrocellule MBS. Afin de déterminer la configuration réseau optimale, la détermination du profil de d'offre de trafic se fait sous la contrainte que la configuration du réseau assurant un niveau de qualité de service donné aux utilisateurs présente une consommation énergétique minimale.
Sous cette contrainte, la solution consistant à activer la station de base locale AP2 et à mettre en veille la station de base locale AP1 après avoir associé le terminal UE4 à la station de base locale AP2 (procédure de handover) permet d'obtenir la configuration réseau qui s'approche le plus du profil de demande tout en ayant une consommation énergétique minimale. La figure 4e illustre la configuration du réseau obtenue. On constate par rapport à la figure 4a, que les terminaux UE4, UE5 et UE6 sont dans la zone de couverture définie par la station de base locale AP2, et que les stations de base locales AP1 et AP3 sont en veille.
On décrit maintenant un exemple qui illustre des performances en termes de consommation énergétique d'un réseau configuré conformément au procédé de l'invention.
Considérons un réseau de femtocellules déployé dans un bâtiment qui peut être représenté par une grille 5x5, vingt utilisateurs cellulaires sont situés dans la grille et demandent du trafic vidéo à haut débit.
Les femtocellules sont capables de détecter la présence/absence d'un utilisateur et de s'activer / se mettre en veille.
Les femtocellules actives, sont caractérisées par une consommation énergétique avec P0,Û et Pïx qui indiquent respectivement la puissance de la femtocellule à charge minimale, la dépendance de la consommation de puissance par la charge et la puissance radio fréquence nécessaire pour satisfaire le profil de demande.
Au contraire, les femtocellules en veille n'ont pas de données à transmettre (pas de trafic) et sont caractérisés par une consommation énergétique Pidle <Pin
Nous exploitons la connaissance du contenu du trafic pour permettre aux femtocellules de s'activer seulement quand un utilisateur a du trafic à transmettre et de se mettre en veille quand l'utilisateur associé n'a plus de trafic à recevoir.
On considère P0=4,8W, Pidie=2,9W et 0=15.
PTx dépend du nombre des ressources de fréquence utilisées par la femtocellule (NR) selon : PTx= NR*PRF, avec PRF qui est égale à 100mW.
La figure 5 illustre une comparaison de la consommation énergétique moyenne (en Joule) dans le réseau de femtocellule quand l'information du contenu est exploitée pour activer et désactiver les points d'accès (courbe C1 ) avec un système qui n'exploite pas cette information (courbe C2). La consommation énergétique est calculée en fonction du paramètre pd qui mesure la probabilité qu'une femtocellule soit installée dans un appartement.
Ces simulations montrent qu'un gain de 50% est obtenu lorsque la configuration du réseau est déterminée selon l'invention.
On décrit maintenant un exemple d'utilisation du procédé de l'invention dans le cas d'un réseau maillé déployé pour offrir une connexion à internet sans-fil et à haut débit à des passagers des trains à grande vitesse.
Des terminaux UE1 , UE2 sont localisés dans un train qui se déplace le long d'un trajet le long duquel des stations de base AP1 , AP2, AP3, AP4 sont déployées.
Selon une première étape, des informations concernant le contexte des terminaux utilisateurs tel que leur position dans le train, le parcours du train, la vitesse du train et le contenu du trafic généré par les applications utilisées par ces terminaux sont acquises.
Ces informations sont ensuite agrégées par utilisateur et par zone géographique puis utilisées afin d'estimer un profil de demande de trafic par utilisateur puis par zone dans une période de temps ultérieure donnée.
Une fonction de bénéfice est ensuite définie à partir de la consommation énergétique de chaque station de base en fonction du nombre de terminaux utilisateurs desservis par chaque station de base et du type de trafic attendu.
Enfin une configuration du réseau permettant d'atteindre un niveau de QoS minimal donné et de maximiser ladite fonction de bénéfice est déterminée Dans ce scénario, l'information sur le contexte (c'est-à-dire, la position, le parcours et la vitesse) peut être exploitée pour
1 ) activer et mettre en veille dynamiquement les stations de base du réseau maillé;
2) sélectionner le chemin le plus court (en termes de latence/sauts) pour transférer les données aux terminaux UE1 , UE2.
Ces deux fonctions permettent de réduire la consommation énergétique, le gaspillage des ressources, la latence et d'éviter des échecs dans le processus de handover qui permet de changer en temps réel l'association entre terminaux et stations de base.
De plus l'information sur le contenu du trafic peut être exploitée pour établir/allouer en temps réel la capacité (c'est-à-dire la largeur de bande) requise/nécessaire dans une partie spécifique du réseau.
Cette approche permet d'augmenter l'efficacité du système et donc, le nombre d'utilisateurs qui peuvent être servis par le réseau.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de configuration d'un réseau de télécommunications localisé dans une zone géographique (1 ) dans laquelle se trouve au moins un terminal (T1-T8) recevant ou transmettant du trafic relatif à un service, le procédé comprenant :
- une acquisition (S1 ) d'informations relatives au trafic reçu ou émis par ledit au moins un terminal (T1-T8), lesdites informations comprenant une durée du service demandé ou reçu par ledit terminal ;
- un détermination (S2) à partir des informations acquises d'un critère caractéristique d'une possibilité de différer dans le temps ledit service demandé ou reçu ;
- une estimation (S3), à partir des informations acquises et dudit critère déterminé, d'au moins un profil de demande de trafic à venir dans la zone géographique sur une période de temps postérieure à l'acquisition ;
- une détermination (S4) à partir du profil de demande de trafic estimé, d'une configuration du réseau définissant un profil d'offre le plus proche du profil de demande de trafic ;
- une configuration (S5) du réseau selon la configuration ainsi déterminée.
2. Procédé selon la revendication précédente, dans lequel l'étape d'estimation (S3) consiste à mettre à jour, à partir des informations acquises, un profil de demande initial fonction du profil de chaque utilisateur et préalablement initialisé.
3. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel l'étape de détermination de la configuration du réseau définissant un profil d'offre le plus proche du profil de demande de trafic comprend intègre une étape d'optimisation en fonction d'un critère prédéterminé.
4. Procédé selon la revendication 3, dans lequel ledit critère est que ladite configuration présente une consommation énergétique minimale pour un niveau de qualité de service donné.
5. Procédé selon la revendication précédente, dans lequel la contrainte de consommation énergétique minimale est une fonction de coût CF = ∑iWi*(Pi/Pmax) où :
- Pi est au moins un des paramètres suivants : capacité, délai, attente, taux de perte de paquet, temps de transition, énergie transitoire,
- Pmax est la valeur maximale des Pi ;
- wi est le poids associé à chaque paramètre Pi.
6. Procédé selon la revendication 5, dans lequel la contrainte de consommation énergétique minimale est une fonction de bénéfice BF = ∑iWi*(Ei) où Ei est l'efficacité énergétique (bit/joule) associée à chaque composant du réseau, wi est le poids associé à chaque Ei.
7. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel les informations relatives au trafic sont émises (S0) en même temps que le trafic.
8. Procédé selon l'une des revendications 1 à 7, dans lequel l'étape d'acquisition (S1 ) consiste à mettre en oeuvre une technique d'inspection des paquets en profondeur sur le trafic reçu pour extraire les informations relatives au trafic.
9. Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, dans lequel chaque terminal comprend une application chargée dans une mémoire du terminal, le procédé comprenant une étape d'extraction par l'application des informations relatives audit trafic (S0'), une étape de transmission (S0") des informations extraites.
10. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la configuration du réseau est définie par le nombre de stations de base actives dans la zone géographique, la puissance des antennes des terminaux et/ou des stations de base et/ou l'itinéraire relatif à chaque flux de trafic.
1 1. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la configuration (S4) du réseau est mise en œuvre soit de manière centralisée soit de manière distribuée.
EP13739683.4A 2012-07-18 2013-07-18 Procede de gestion de la configuration d'un reseau de telecommunication Withdrawn EP2875687A1 (fr)

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