EP4643607A1 - Dispositif et procédé d'acheminement d'un flux de données - Google Patents

Dispositif et procédé d'acheminement d'un flux de données

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Publication number
EP4643607A1
EP4643607A1 EP24837379.7A EP24837379A EP4643607A1 EP 4643607 A1 EP4643607 A1 EP 4643607A1 EP 24837379 A EP24837379 A EP 24837379A EP 4643607 A1 EP4643607 A1 EP 4643607A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
epc
local
nomadic
data
remote
Prior art date
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Pending
Application number
EP24837379.7A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Victor Kossikouma Agbegnenou
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.)
Individual
Original Assignee
Individual
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 Individual filed Critical Individual
Publication of EP4643607A1 publication Critical patent/EP4643607A1/fr
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04WWIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W76/00Connection management
    • H04W76/20Manipulation of established connections
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04WWIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W8/00Network data management
    • H04W8/02Processing of mobility data, e.g. registration information at HLR [Home Location Register] or VLR [Visitor Location Register]; Transfer of mobility data, e.g. between HLR, VLR or external networks
    • H04W8/04Registration at HLR or HSS [Home Subscriber Server]
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04WWIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W88/00Devices specially adapted for wireless communication networks, e.g. terminals, base stations or access point devices
    • H04W88/16Gateway arrangements

Definitions

  • the invention relates to wireless or wired communication networks enabling nomadic user equipment (UE) to exchange voice or data communications with each other, to connect to the Internet, or to access dematerialized data repositories (data warehouses) (data hosted “in the cloud” or “in the cloud”).
  • UE nomadic user equipment
  • dematerialized data repositories data warehouses
  • the invention will be described mainly in the context of networks structured according to LTE specifications, and with, at the terminal level (mobile phone, tablet, PC, etc.) a dedicated application, specifically adapted.
  • this type of network should only be considered as simply representative of the invention, without limitation.
  • the invention can be applied equally well to wireless networks structured and organized in a comparable manner according to a specification other than LTE (UMTS, NR 5G, etc.), or also to wired networks.
  • the starting point of the invention is the observation that current telecommunications systems are based, on the network side, on an increasingly centralized architecture, which increasingly distances users from the routing and switching points of exchanges. In the event of heavy traffic, this centralized arrangement can lead to network congestion, resulting in high latency and degradation of service quality.
  • This type of centralized architecture also makes data more vulnerable, limits user autonomy and network availability in the event of an incident at the core network equipment level or on the links between the latter and the distribution points that are the base stations (eNodeB or eNB in LTE terminology).
  • This hypercentralization of exchanges is also a source of significant energy consumption due to the number and length of the links.
  • an LTE type network it comprises, in its basic architecture, a plurality of base stations (eNB), attached to a core network or EPC (Evolved Packet Core) ensuring the interconnection of the different users between them and to remote networks and services (internet, dematerialized databases, etc.).
  • the EPC of an LTE operator is interfaced to the eNBs via a radio access network or RAN (Radio Access Network).
  • the EPCs mainly comprise: SGW (Serving Gateways), which transport data traffic (at the user plane) and concentrate the traffic of several eNBs, and MME (Mobility Management Entity), which manage (at the control plane) signaling for mobility and provide access to HSS/HLR (Home Subscriber) databases. Server/Home Location Register) containing subscriber identifiers and rights.
  • one or more PGW Packet Gateway gateways ensure exchanges with the Internet network and allocate IP addresses to the UE terminals.
  • PGW Packet Gateway
  • An EPC typically manages multiple cells, each with multiple radios.
  • the EPC also manages handover, i.e., the transfer of a subscriber from one cell to another without interruption of service, for all subscribers in a given cell—which can number several hundred—and regardless of the radio propagation conditions between the subscribers and the eNB.
  • the EPC network core is necessarily a powerful and complex piece of equipment.
  • This EPC network core is connected to a very large number of eNBs, distributed throughout the region to be served, with distances that can be significant.
  • the EPC network core is integrated into the eNB and allows the latter to interconnect UEs placed in its radio coverage without a broadband link with a remote centralized EPC.
  • the "compact LTE” architecture ensures the confidentiality of exchanges and the simplicity of deployments in the field, and it is for this reason that it is notably used in the case of military applications or civil security forces, where deployment in totally autonomous cells, therefore without a remote network core, is essential.
  • the complexity and power of the local EPC of the "compact LTE" architecture is much lower than that of a remote EPC of a conventional LTE architecture.
  • US 2015/173111 A1 proposes an architecture combining local EPC and remote EPC, with the ability to switch or switch from one to the other depending on network conditions.
  • This architecture similar to that of "compact LTE", eliminates the need for very long links to a centralized network core.
  • this document proposes to virtualize the local EPC with an EPC virtualization module stored in a remote server (cloud server).
  • a remote server cloud server
  • D1 also raises the possibility of operating within a small cell network. But then, in principle, the network operates conventionally with the implementation of all LTE functions, therefore without any prior search for savings. Switching to the small cell's local EPC is in fact only a fallback solution implemented in the event of an excessively negative overhead perspective.
  • the aim of the invention is to combine the advantages of a decentralized architecture of the LTE type or similar with those of a local architecture of the "compact LTE" type or similar, while overcoming their respective drawbacks and limitations, which have been set out above.
  • the principle of the invention consists of operating differently for local services and for external services, with jointly, and in an evolving and dynamic manner: proximity management for local services, by equipment close to the user, and interfacing with remote networks ensuring interconnection with other operators, for external services which cannot be managed locally.
  • the invention proposes to remedy these various drawbacks and limitations thanks to a communication architecture with decentralization of the communication networks to make it possible to distribute requests locally, from one location to another, without depriving oneself of the advantages provided by the services offered by remote networks (internet, etc.) or even the possibility of accessing data not accessible locally.
  • remote network operators are freed from the volume of services distributed locally.
  • the proximity management of local services ensures autonomy, high local availability, and the security of data exchanged at this level (which may not be transmitted to remote networks).
  • the management of the community of users of the same set of local services is freed from the complexity of remote network EPCs, and can be operated on site by equipment equipped with all the functionalities required to manage the community.
  • All communications between UEs of the same local island i.e. already known by the local EPC will be managed as a priority by the local EPC, avoiding monopolizing and overloading remote networks with exchanges which only concern local users.
  • the invention proposes for this purpose a device for routing a data flow from a first nomadic UE to a second nomadic UE and/or a data repository within a communication network comprising a remote EPC.
  • the communication network further comprises, within a local network, at least one local EPC connected to at least one access node and capable of being coupled to the remote EPC
  • the device for routing the data flow comprises: means for coupling the local EPC to the remote EPC; enrollment means, comprising a memory storing identification data of nomadic UEs which have connected to the local network; means for determining, from the memory of the enrollment means, whether or not the second nomadic UE and/or the data repository are attached to the local EPC; and means for automatically redirecting the data flow in response to said determination.
  • the means for automatically redirecting the data flow include: means for priority routing, within the local network via the local EPC, of the data flow to the second nomadic UE and/or the data repository, when it is determined that the second nomadic UE and/or the data repository are attached to the local EPC, said means priority routing operating without intervention from the remote EPC; and default routing means, to deport outside the local network, via the remote EPC, the data flow to the second nomadic UE and/or to the data repository, otherwise.
  • the default routing means are means capable of routing the data flow to the second nomadic UE and/or the data repository via the remote EPC only when it is determined that the second nomadic UE and/or the data repository are not attached to the local EPC;
  • the device further comprises means for transmitting to the remote EPC the identification data of the first nomadic UE;
  • the device further comprises a nomadic UE registration server comprising means for storing nomadic UE authentication data
  • the data flow redirection means comprise means capable of redirecting the data flow to the nomadic equipment registered in the nomadic UE registration server;
  • the device further comprises means for obtaining authentication data of a nomadic UE, and means for recording said authentication data of the nomadic UE in the nomadic UE registration server;
  • the device further comprises a local data server, and means for accessing the local data server for the nomadic UEs registered in the nomadic UE registration server;
  • the device further comprises means for controlling access to the local data server, coupled to the nom
  • the invention also relates to a method for routing a data flow using the means of the above device.
  • Figure 1 generally illustrates a mobile communication architecture, comprising a local EPC and a remote EPC combined according to the teachings of the invention.
  • Figure 2 explains more precisely how the local EPC operates, with the different modules and equipment, specific to the invention, which make it possible to selectively route communications either within the local network or in a shared manner between the local network and the remote network.
  • a decentralized communications system is shown with a local network 100 comprising, according to a conventional architecture, a local EPC (EPC-L) 110 and an E-UTRAN (Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network) 120.
  • the E-UTRAN constitutes the radio part of the local cellular network, which ensures the coupling by radio link of the local EPC 110 with equipment users (UE) 10, 20 located near an eNB base station 122 specific to the local network 100.
  • UE equipment users
  • the local network 100 further comprises a module 130 here called MICS (Manager Intelligent Communication and Security), specific to the invention, for the management and interfacing between the local EPC 110 and the local E-UTRAN 120, on the one hand, and a P-WAN port 140 for access to a WAN (Wide Area Network) 200, on the other hand.
  • MICS Manager Intelligent Communication and Security
  • a P-LAN port 150 may also be provided for access to a LAN (Local Area Network) 150, for example a WiFi network allowing data to be exchanged with UEs located nearby such as the UEs 10, 20.
  • the wide area network 200 is a network of conventional architecture comprising a remote EPC-D core network interfaced to eNBs such as 222 ( Figure 2) to exchange data with remote nomadic UEs, such as UE 30, located beyond the range of the base station 122 of the local network 100, but within the coverage area of the wide area cellular network 200.
  • eNBs such as 222 ( Figure 2) to exchange data with remote nomadic UEs, such as UE 30, located beyond the range of the base station 122 of the local network 100, but within the coverage area of the wide area cellular network 200.
  • the local 110 and remote 210 EPCs are conventional structures built from pre-existing modules, the functions of which were explained in the introduction, namely: HSS subscriber registry server, MME mobility management entity, S-GW serving gateway, and P-GW data exchange and IP addressing gateway.
  • the HSS register 112 of the local EPC 110 is adapted to keep a list of users located within the coverage of the eNB 122 of the local network 100 and to continuously update this list. This list of local users can be continuously transmitted to the remote EPC 210. Indeed, every user has by default the subscription of his operator. Therefore, if the local network finds that the user's need cannot be managed at the local level, it transmits the request or the communication to the remote operator to which the user is subscribed.
  • the MICS 130 is a module making it possible to selectively manage access i) either, as a priority, to the local EPC 110 ii) or, failing that, to the remote EPC 210, the transition between the local EPC 110 and the remote EPC 210 being done automatically and transparently for the user.
  • the UE 10 wants to establish a communication with the UE 30 (or with a remote data repository) which is out of range of the local network 100, then the communication will be done via the remote EPC 210 (communication referenced COM-D in Figure 1).
  • the UE 10 wants to establish a communication with a UE such as 20 (or with a local data repository, in particular integrated into the MICS) which is in the same cellular coverage area as it, then the communications will pass through the local EPC 112 (communication referenced COM-L in Figure 1), without it being necessary to involve the remote EPC 210.
  • the MICS 130 comprises the following elements: a binary switch 132, here called CB, an automatic data configuration system 134, here called SCAD, operating very advantageously by functional interaction with a dedicated application, implemented in the UE of each user, a "cloud" platform of reconciled data 136, here called PCDR, and a local data security system 138, here called SSDL.
  • CB binary switch 132
  • SCAD automatic data configuration system
  • PCDR reconciled data
  • SSDL local data security system
  • the role of the binary switch CB 132 is to direct communications originating from a UE located within range of the local network (for example the UE 10) either to the local EPC 110, if these communications are intended for a UE such as the UE 20 or to a local data repository, in particular a data repository integrated into the MICS such as the PCDR, located in the coverage area of the local network 100, either to the remote EPC 210 if these communications are intended for a UE such as the UE 30 or to a remote data repository located out of range of the network 100.
  • the CB switch 132 also ensures the recovery of the identifiers of the nomadic clients which have connected to the local network 100, to transmit them to the SCAD system 134, by interaction with the dedicated application implemented in the UE of the user affiliated with the local network.
  • the identifier of a nomadic client that has connected to the local network 100 can also be addressed to other local networks, each operating independently, but affiliated with the same organization. In this way, a user who has configured himself once in one of the affiliated local networks can subsequently be recognized without delay by all the other affiliated local networks (the user in question, however, being present in only one cell of a local network at a time).
  • the SCAD 134 automatic data configuration system is a module that provides the interface between the eNB 122 and a data server integrated into the local EPC.
  • the SCAD retrieves data such as identifiers, address books, etc. from clients not yet registered, and registers them in the local repositories of the EPC 112, automatically and dynamically.
  • This enrollment function (in response to the question "do you want to enter the local network?") makes it possible to accept data from new users, or to update data from known users, in the local repositories, again by interaction with the dedicated application implemented in the UE of the user affiliated with the local network.
  • the "cloud" platform for PCDR 136 reconciled data is an optional module which, if desired, can be used as a repository for data for user-specific content such as personal data, video content, basic internet content, etc., so that this personal data can be exchanged directly with other users connected to the local network 100 - this without it being necessary to involve the remote network 200, and therefore avoiding unnecessarily overloading it with traffic with purely local destinations.
  • the role of the SSDL 138 local data security system is to prohibit access to local data in response to any external request, and to only grant this access to users previously declared and identified on the local network.
  • this function can be ensured by loading onto the UEs wishing to use the local network 100 a dedicated application integrating secure user identification functionalities (by means of a code or other similar technique), so as to identify and neutralize, before any action, attempts at unauthorized intrusions into the local network.
  • the communications to be established between a local user and a remote user can be, in a completely transparent manner for the users, automatically switched to the remote network, thanks to the selective coupling between the local EPC and the EPC remote - and this independently of any intervention by the remote network operator.
  • the fact that the personal data and/or messages exchanged are only within the local network ensures a much better guarantee of confidentiality and security of this data than if it were sent over external networks, which may be vulnerable to hacking and the actions of malicious third parties. Indeed, as explained above, this data can only be delivered to users previously registered in the HSS 112 of the local EPC 110, that is to say to rigorously identified and listed users, access to these communications and to this data stored or exchanged locally remaining physically closed to all other users.
  • the implementation of the invention with the use of a dedicated application implemented or downloaded in the user's terminal allows the user: to have in the interface the classic functionalities of: telephony (IP or not) via terrestrial and/or mobile networks, electronic messaging, web browsing, access to social networks, etc. but also to access the local network via the local EPCs and to communicate locally by telephony, electronic messaging, access to local social networks, access to the "cloud platform" for close data (PCDR 136, see above), etc. - which concretely represents around 80% of uses - while retaining the possibility of benefiting from the extended services of the networks of distant third-party operators - around 20% of uses - from the local network.

Landscapes

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

Abstract

Dispositif et procédé d'acheminement de flux de communications pour des équipements utilisateurs nomades, sélectivement et automatiquement via un équipement cœur distant ou bien un équipement cœur local Le dispositif achemine un flux de données d'un premier équipement utilisateur, UE, nomade (10) à un second UE nomade (20; 30) au sein d'un réseau de communication comprenant un équipement cœur, EPC, distant (EPC-D) et un EPC local (EPC-L). Le dispositif comprend des moyens (140) pour coupler l'EPC local (EPC-L) à l'EPC distant (EPC-D) et pour déterminer si le second UE (20; 30) est ou non rattaché à l'EPC local (EPC-L). Il comprend en outre des moyens de redirection du flux par : acheminement au second UE (20) via l'EPC local (EPC-L) lorsque le second UE (30) est rattaché à l'EPC local (EPC-L), et au second UE via l'EPC distant (EPC-D) dans le cas contraire. L'invention est avantageusement mise en œuvre avec une application dédiée, intégrée aux UE.

Description

DISPOSITIF ET PROCÉDÉ D'ACHEMINEMENT D'UN FLUX DE DONNÉES
L'invention concerne les réseaux de communication, sans fil ou filaires, permettant à des équipements utilisateurs (UE) nomades d'échanger entre eux des communications vocales ou des données, de se connecter au réseau internet, ou encore d'accéder à des référentiels de données (data repositories ou data warehouses) dématérialisés (données hébergées "dans le cloud" ou "en nuage").
Domaine technique de l'invention
L'invention sera décrite principalement dans le cadre de réseaux architecturés selon les spécifications LTE, et avec, au niveau des terminaux (téléphone portable, tablette, PC, etc.) une application dédiée, spécifiquement adaptée. Toutefois, ce type de réseau ne doit être considéré que comme simplement représentatif de l'invention, sans caractère limitatif. L'invention peut être aussi bien appliquée à des réseaux sans fil architecturés et organisés de façon comparable selon une autre spécification que LTE (UMTS, NR 5G, etc.), ou également à des réseaux filaires.
De la même façon, la mise en oeuvre de l'invention avec une application spécifique au niveau de l'utilisateur, intégrée à son terminal personnel ou téléchargée sur celui-ci (et désignée ci-après "application dédiée"), si elle est particulièrement avantageuse, n'en est pas pour autant limitative de l'invention.
État de la technique antérieure
Le point de départ de l'invention est la constatation que les systèmes de télécommunication actuels reposent, côté réseau, sur une architecture de plus en plus centralisée, qui éloigne de plus en plus les utilisateurs des points de routage et de commutation des échanges. En cas de trafic important, cet agencement centralisé peut entraîner une congestion des réseaux, avec pour conséquence une latence élevée et une dégradation de la qualité des services.
Ce type d'architecture centralisée rend aussi plus vulnérables les données, limite l'autonomie des usagers et la disponibilité des réseaux en cas d'incident au niveau des équipements de cœur de réseau ou sur les liaisons entre ces derniers et les points de distribution que sont les stations de base (eNodeB ou eNB dans la terminologie LTE).
Cette hypercentralisation des échanges, à l'opposé d'une architecture plus modulaire, est également une source de consommation importante d'énergie en raison du nombre et la longueur des liaisons.
Cette tendance à la centralisation se retrouve aussi bien au niveau des réseaux sans fil (ou filaires) qu'au niveau des plateformes, de l'internet et des serveurs dématérialisés (serveurs "cloud" ou "en nuage"), de sorte que les avancées technologiques (fibre optique procurant des débits plus élevés, performances accrues des radios, généralisation du protocole IP, etc.) n'y changent pas grand-chose, voire l'accentuent.
Les services de communication sont ainsi, malgré tout, de plus en plus dégradés et inégalitaires au fur et à mesure que s'accroissent le nombre d'usagers et leurs besoins en bande passante.
Si l'on considère un réseau de type LTE, celui-ci comporte, dans son architecture de base, une pluralité de stations de base (eNB), rattachées à un cœur de réseau ou EPC (Evolved Packet Core) assurant l'interconnexion des différents utilisateurs entre eux et aux réseaux et services distants (internet, bases de données dématérialisées, etc.). L'EPC d'un opérateur LTE est interfacé aux eNB via un réseau radio d'accès ou RAN (Radio Access Network). Les EPC comprennent principalement : des passerelles de desserte SGW (Serving Gateways), qui transportent le trafic de données (au plan utilisateur) et concentrent le trafic de plusieurs eNB, et des entités de gestion de mobilité MME (Mobility Management Entity), qui gèrent (au plan de contrôle) la signalisation pour la mobilité et donnent accès aux bases de données HSS/HLR (Home Subscriber Server/Home Location Register) contenant les identifiants et les droits des abonnés.
Par ailleurs, une ou plusieurs passerelles PGW (Packet Gateway) assurent les échanges vers le réseau internet et attribuent des adresses IP aux terminaux UE.
Un EPC administre généralement plusieurs cellules, chacune d'elles étant dotée de plusieurs radios. L'EPC gère également le transfert intercellulaire (handover), c'est-à-dire le passage d'un abonné d'une cellule à une autre sans rupture du service, et ceci pour tous les abonnés d'une cellule donnée - qui peuvent être plusieurs centaines - et quelles que soient les conditions de propagation hertzienne entre les abonnés et le eNB.
De fait, pour pouvoir gérer un grand nombre d'utilisateurs simultanément, le cœur de réseau EPC est nécessairement un équipement puissant et complexe. Ce cœur de réseau EPC est raccordé à un très grand nombre de eNB, répartis sur l'ensemble de la région à desservir, avec des distances pouvant être importantes.
Dans la mesure où la totalité du trafic passe par l'EPC via ces liaisons de raccordement, le volume de données qui transitent est considérable et contribue à augmenter la "pollution numérique", encore plus lorsque les liaisons de raccordement sont opérées par des faisceaux hertziens à très haut débit.
Outre cette architecture LTE conventionnelle, on connaît également une architecture dite "LTE compact" mettant en œuvre un EPC local permettant de s'affranchir des liaisons très longues vers un cœur de réseau centralisé.
Dans cette architecture "LTE compact", le cœur de réseau EPC est intégré à l'eNB et permet à ce dernier d'interconnecter des UE placés dans sa couverture radio sans liaison haut débit avec un EPC centralisé distant.
Surtout, l'architecture "LTE compact" assure la confidentialité des échanges et la simplicité des déploiements sur le terrain, et c'est pour cette raison qu'elle est notamment employée dans le cas des applications militaires ou de forces de sécurité civile, où le déploiement en cellules totalement autonomes, donc sans cœur de réseau distant, est essentiel. Toutefois, en raison du plus faible nombre d'usagers gérés, et d'autre part de l'absence de besoin de mobilité (pas de handover), la complexité et la puissance de l'EPC local de l'architecture "LTE compact" est bien moindre que celle d'un EPC distant d'une architecture LTE conventionnelle.
Le US 2015/173111 A1 propose une architecture associant EPC local et EPC distant, avec possibilité de basculer ou commuter de l'un à l'autre en fonction des conditions du réseau. Cette architecture, similaire à celle d'un "LTE compact" permet de s'affranchir des liaisons très longues vers un cœur de réseau centralisé.
Au lieu de se connecter à un EPC conventionnel (local, ou distant pour un accès au "monde extérieur"), ce document propose de virtualiser l'EPC local avec un module de virtualisation d'EPC stocké dans un serveur distant (serveur cloud). De fait, dans tous les cas de figure (communication locale ou avec le "monde extérieur") il y aura nécessairement interconnexion à un réseau tiers pour l'accès à des ressources distantes.
D1 évoque également la possibilité d'opérer à l'intérieur d'un réseau de type small cell. Mais alors, par principe, le réseau fonctionne de manière conventionnelle avec mise en œuvre de la totalité des fonctions LTE, donc sans recherche a priori d'une économie de moyens. Le basculement vers l'EPC local de la small cell n'est en fait qu'une solution de repli mise en œuvre en cas de overhead perspective trop négative.
Exposé de l'invention
Le but de l'invention est de combiner les avantages d'une architecture décentralisée de type LTE ou analogue à ceux d'une architecture locale de type "LTE compact" ou analogue, tout en s'affranchissant de leurs inconvénients et limitations respectifs, qui ont été exposés ci-dessus.
Il s'agit en particulier de pouvoir disposer d'un réseau qui soit particulièrement performant dans des environnements : où la très grande majorité des échanges - typiquement 80 % des usages - a lieu localement, entre des UE rattachés à un même "îlot local" géré par un EPC local commun, mais où il faut réserver la possibilité aux UE de déporter les échanges vers des opérateurs tiers distants gérés par un EPC distant, distinct de l'EPC local, qu'il s'agisse de communiquer avec des UE non rattachés à l'îlot local (c'est-à-dire non connus de celui-ci), ou d'accéder à des réseaux distants, typiquement des réseaux publics tels qu'internet.
Ces exigences doivent pouvoir être assurées de façon totalement transparente pour l'utilisateur et sans rupture de service en cas d'interconnexion éventuelle avec un réseau distant.
De fait, le problème à résoudre est la recherche d'une économie la plus grande possible des moyens mis en oeuvre dans les réseaux de communication grâce aux infrastructures en îlot local.
Essentiellement, le principe de l'invention consiste à opérer de manière différente pour les services locaux et pour les services extérieurs, avec conjointement, et de façon évolutive et dynamique : une gestion de proximité pour les services locaux, par des équipements rapprochés de l'utilisateur, et un interfaçage vers des réseaux distants assurant une interconnexion avec d'autres opérateurs, pour les services extérieurs qui ne peuvent pas être gérés localement.
En d'autres termes, l'invention propose de remédier à ces divers inconvénients et limitations grâce à une architecture de communication avec déconcentration des réseaux de communication pour rendre possible la distribution des requêtes en local, de proche en proche, sans pour autant se priver des avantages procurés par les services offerts par les réseaux distants (internet, etc.) ou encore de la possibilité d'accéder à des données non accessibles localement.
Ainsi, les opérateurs des réseaux distants sont libérés du volume des services distribués en local. D'autre part, la gestion de proximité des services locaux assure à la fois l'autonomie, une grande disponibilité locale, et la sécurisation des données échangées à ce niveau (qui peuvent ne pas être transmises aux réseaux distants). De plus, la gestion de la communauté d'utilisateurs d'un même ensemble de services locaux s'affranchit de la complexité des EPC de réseaux distants, et peut être opérée sur place par des équipements pourvus de toutes les fonctionnalités requises pour gérer la communauté.
Enfin, au niveau des infrastructures de télécommunication, la consommation énergétique globale sera bien moindre, réduisant ainsi I' "empreinte carbone" de l'infrastructure considérée dans sa globalité.
Toutes les communications entre UE d'un même îlot local (c'est-à-dire déjà connus par l'EPC local) seront gérées en priorité par l'EPC local, évitant d'accaparer et surcharger les réseaux distants par des échanges qui ne concernent que des utilisateurs locaux.
On évite ainsi, dans la majorité (80 %) des cas : surcharge des réseaux, saturation due à un trafic excessif, besoin accru de bande passante, coût élevé pour les utilisateurs aussi bien que pour les opérateurs, empreinte carbone élevée, etc. Ce n'est que de façon subsidiaire, mais néanmoins automatique, que les échanges seront déportés et redirigés vers un EPC distant d'un opérateur tiers (typiquement, dans 20 % des cas seulement). L'invention propose à cet effet un dispositif d’acheminement d’un flux de données en provenance d’un premier UE nomade à destination d’un second UE nomade et/ou d'un référentiel de données au sein d’un réseau de communication comprenant un EPC distant.
De façon caractéristique de l'invention, le réseau de communication comprend en outre, au sein d'un réseau local, au moins un EPC local relié à au moins un nœud d’accès et apte à être couplé à l’EPC distant, et le dispositif d’acheminement du flux de données comprend : des moyens de couplage de l'EPC local à l’EPC distant ; des moyens d'enrôlement, comprenant une mémoire conservant des données d'identification d'UE nomades qui se sont connectés au réseau local ; des moyens de détermination, à partir de la mémoire des moyens d'enrôlement, si le second UE nomade et/ou le référentiel de données sont ou non rattachés à l’EPC local ; et des moyens de redirection automatique du flux de données en réponse à ladite détermination.
Les moyens de redirection automatique du flux de données comprennent : des moyens d’acheminement prioritaire, au sein du réseau local via l’EPC local, du flux de données vers le second UE nomade et/ou le référentiel de données, lorsqu'il est déterminé que le second UE nomade et/ou le référentiel de données sont rattachés à l'EPC local, lesdits moyens d'acheminement prioritaire opérant sans intervention de l’EPC distant ; et des moyens d’acheminement par défaut, pour déporter hors réseau local, via l'EPC distant, le flux de données vers le second UE nomade et/le au référentiel de données, dans le cas contraire.
Selon diverses caractéristiques subsidiaires avantageuses : les moyens d’acheminement par défaut sont des moyens aptes à n'acheminer le flux de données vers le second UE nomade et/ou le référentiel de données via l’EPC distant que lorsqu'il est déterminé que le second UE nomade et/ou le référentiel de données ne sont pas rattachés à l’EPC local ; le dispositif comprend en outre des moyens de transmission à l’EPC distant des données d'identification du premier UE nomade ; le dispositif comprend en outre un serveur d’enregistrement d'UE nomades comprenant des moyens de mémorisation de données d’authentification d'UE nomades, et les moyens de redirection du flux de données comprennent des moyens aptes à rediriger le flux de données vers les équipements nomades enregistrés dans le serveur d’enregistrement d'UE nomades ; le dispositif comprend en outre des moyens d’obtention de données d’authentification d’un UE nomade, et des moyens d’enregistrement desdites données d’authentification de l’UE nomade dans le serveur d’enregistrement d'UE nomades ; le dispositif comprend en outre un serveur de données local, et des moyens d’accès au serveur de données local pour les UE nomades enregistrés dans le serveur d’enregistrement d'UE nomades ; le dispositif comprend en outre des moyens de contrôle d’accès au serveur de données local, couplés au serveur d’enregistrement d'UE nomades pour contrôler à partir des données d’authentification l’accès au serveur de données local par les équipements nomades enregistrés ; les UE nomades comportent une application dédiée pourvue de fonctionnalités d'identification sécurisée de l'utilisateur et apte à interagir en outre avec le serveur d’enregistrement d'UE nomades ; l'application dédiée comprend, outre les fonctionnalités d'identification sécurisée de l'utilisateur et d'interaction avec le serveur d’enregistrement d'UE nomades : (i) des moyens d'accès à l’EPC distant, pour des fonctionnalités de téléphonie, IP ou non-IP, par réseaux terrestres et/ou mobiles, de messagerie électronique, de navigation web et/ou d'accès aux réseaux sociaux ; et (ii) des moyens d'accès à l'EPC local, pour des fonctionnalités de téléphonie locale, de messagerie électronique locale, d'accès aux réseaux sociaux locaux, et d'accès à un serveur de données local ; et/ou le réseau de communication est l'un d'entre un réseau de communication mobile et un réseau de communication à haut débit.
L'invention a également pour objet un procédé d'acheminement d’un flux de données mettant en oeuvre les moyens du dispositif ci-dessus.
Brève description des dessins
On va maintenant décrire un exemple de mise en oeuvre de l'invention, en référence aux dessins annexés où les mêmes références désignent d'une figure à l'autre des éléments identiques ou fonctionnellement semblables. La Figure 1 illustre de façon générale une architecture de communication mobile, comprenant un EPC local et un EPC distant combinés selon les enseignements de l'invention.
La Figure 2 explicite plus précisément la manière dont l'EPC local opère, avec les différents modules et équipements, propres à l'invention, qui permettent d'acheminer sélectivement les communications soit au sein du réseau local soit de manière partagée entre le réseau local et le réseau distant.
Description détaillée de modes de réalisation de l'invention
Sur la Figure 1 et la Figure 2, on a représenté un système de communications décentralisé avec un réseau local 100 comprenant, selon une architecture conventionnelle, un EPC local (EPC-L) 110 et un E-UTRAN (Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network) 120. L'E-UTRAN constitue la partie radio du réseau cellulaire local, qui assure le couplage par voie hertzienne de l'EPC local 110 avec des équipements utilisateurs (UE) 10, 20 situés à proximité d'une station de base eNB 122 propre au réseau local 100.
Le réseau local 100 comporte en outre un module 130 ici dénommé MICS (Manager Intelligent de Communication et de Sécurité), propre à l'invention, pour la gestion et l'interfaçage entre l'EPC local 110 et l'E-UTRAN local 120, d'une part, et un port P-WAN 140 d'accès à un réseau étendu WAN (Wide Area Network) 200, d'autre part. Il peut être également prévu un port P-LAN 150 d'accès à un réseau local LAN (Local Area Network) 150, par exemple un réseau WiFi permettant d'échanger des données avec des UE situés à proximité tels que les UE 10, 20.
Le réseau étendu 200, quant à lui, est un réseau d'architecture conventionnelle comprenant un cœur de réseau EPC distant EPC-D interfacé à des eNB tels que 222 (Figure 2) pour échanger des données avec des UE nomades distants, tels que l'UE 30, situés au-delà de la portée de la station de base 122 du réseau local 100, mais dans la zone de couverture du réseau cellulaire étendu 200.
Les EPC local 110 et distant 210 sont des structures conventionnelles architecturées à partir de modules préexistants, dont les fonctions ont été exposées en introduction, à savoir : serveur de registre d'abonnés HSS, entité de gestion de mobilité MME, passerelle de desserte S-GW, et passerelle P-GW d'échange de données et d'adressage IP.
Le registre HSS 112 de l'EPC local 110 est adapté pour tenir une liste des utilisateurs situés dans la couverture de l'eNB 122 du réseau local 100 et mettre à jour en continu cette liste. Cette liste d'utilisateurs locaux peut être transmise en continu à l'EPC distant 210. En effet, tout utilisateur a par défaut l’abonnement de son opérateur. Dès lors, si le réseau local constate que le besoin de l'utilisateur ne peut pas être géré au niveau local, il transmet la requête ou la communication à l'opérateur distant auquel est abonné l'utilisateur.
Dans l'exemple ici décrit, on considère un unique eNB 122 propre au réseau local 100, mais il est bien entendu possible de prévoir plusieurs eNB propres à ce même réseau local 100 ; dans ce dernier cas, le HSS 112 conserve et met à jour en continu la liste des utilisateurs situés dans la zone de couverture du groupe d'eNB du réseau local 100, et de ces seuls eNB. Le MICS 130 selon l'invention est un module permettant de gérer sélectivement l'accès i) soit, prioritairement, à l'EPC local 110 ii) soit, à défaut, à l'EPC distant 210, la transition entre l'EPC local 110 et l'EPC distant 210 se faisant de façon automatique et transparente pour l'utilisateur.
Ainsi, dans le cas par exemple où l'UE 10 veut établir une communication avec l'UE 30 (ou avec un référentiel (repository) de données distant) qui se trouve hors de la portée du réseau local 100, alors la communication se fera via l'EPC distant 210 (communication référencée COM-D sur la Figure 1 ). En revanche, lorsque l'UE 10 voudra établir une communication avec un UE tel que 20 (ou avec un référentiel (repository) de données local, notamment intégré au MICS) qui se trouve dans la même zone de couverture cellulaire que lui, alors les communications transiteront par l'EPC local 112 (communication référencée COM-L sur la Figure 1 ), sans qu'il soit nécessaire de faire intervenir l'EPC distant 210.
On va maintenant décrire plus précisément, en référence à la Figure 2, la manière dont est constitué et dont fonctionne le module MICS 130 selon l'invention.
Le MICS 130 comprend les éléments suivants : un commutateur binaire 132, ici dénommé CB, un système de configuration automatique de données 134, ici dénommé SCAD, opérant très avantageusement par interaction fonctionnelle avec une application dédiée, implémentée dans l'UE de chaque utilisateur, une plateforme "cloud" de données rapprochées 136, ici dénommée PCDR, et un système de sécurisation des données locales 138, ici dénommé SSDL.
Le commutateur binaire CB 132 a pour rôle d'aiguiller les communications provenant d'un UE se trouvant en portée du réseau local (par exemple l'UE 10) soit vers l'EPC local 110, si ces communications sont destinées à un UE tel que l'UE 20 ou à un référentiel de données local, notamment un référentiel de données intégré au MICS tel que le PCDR, situés dans la zone de couverture du réseau local 100, soit vers l'EPC distant 210 si ces communications sont destinées à un UE tel que l'UE 30 ou à un référentiel de données distant situé hors de portée du réseau 100.
Le commutateur CB 132 assure également la récupération des identifiants des clients nomades qui se sont connectés au réseau local 100, pour les transmettre au système SCAD 134, par interaction avec l'application dédiée implémentée dans l'UE de l'utilisateur affilié au réseau local.
Subsidiairement, l'identifiant d'un client nomade qui s'est connecté au réseau local 100 peut être adressé également à d'autres réseaux locaux opérant chacun de manière indépendante, mais affiliés à une même organisation. De cette manière, un utilisateur qui s'est configuré une fois dans l'un des réseaux locaux affiliés pourra être ultérieurement reconnu sans délai par tous les autres réseaux locaux affiliés (l'utilisateur en question n'étant toutefois présent que dans une seule cellule d'un réseau local à la fois).
En variante, pour accélérer l'identification d'un client et/ou l'établissement d'une communication, il est possible, dès qu'un client se connecte au réseau local, d'envoyer les données d'identification de ce client à la fois à l'EPC local 110 et à l'EPC distant 210, ce qui permettra de mettre à jour sans délai les registres HSS des EPC distants. La commutation par le commutateur binaire CB entre EPC local et EPC distant se fera alors à une étape ultérieure.
Le système de configuration automatique de données SCAD 134 est un module qui assure l'interfaçage entre l'eNB 122 et un serveur de données intégré à l'EPC local. Le SCAD récupère les données telles qu'identifiant, carnet d'adresses, etc. des clients non encore enregistrés, et enregistre ces derniers dans les référentiels locaux de l'EPC 112, ceci de façon automatique et dynamique. Cette fonction d'enrôlement (en réponse à la question "voulez-vous entrer dans le réseau local ?") permet d'accepter des données d'utilisateurs nouveaux, ou d'actualiser des données d'utilisateurs connus, dans les référentiels locaux, ici encore par interaction avec l'application dédiée implémentée dans l'UE de l'utilisateur affilié au réseau local.
La plateforme "cloud" pour les données rapprochées PCDR 136 est un module optionnel qui permet, si on le souhaite, de servir de référentiel de données pour des contenus propres aux utilisateurs tels que données personnelles, contenus vidéo, contenus internet de base, etc., de manière que ces données personnelles puissent être échangées directement avec d'autres utilisateurs connectés au réseau local 100 - ceci sans qu'il soit nécessaire de faire intervenir le réseau distant 200, et donc en évitant de surcharger inutilement celui-ci par un trafic à destination purement locale.
Le système de sécurisation de données locales SSDL 138 a pour rôle d'interdire l'accès aux données locales en réponse à toute requête extérieure, et de ne donner cet accès qu'aux utilisateurs préalablement déclarés et identifiés sur le réseau local.
En particulier, cette fonction peut être assurée en chargeant sur les UE souhaitant utiliser le réseau local 100 une application dédiée intégrant des fonctionnalités d'identification sécurisée de l'utilisateur (moyennant un code ou autre technique semblable), de manière à identifier et neutraliser, avant toute action, les tentatives d'intrusions non autorisées sur le réseau local.
L'architecture selon l'invention que l'on vient de décrire présente de multiples avantages.
En premier lieu, elle permet de gérer localement les communications entre deux (ou plus) utilisateurs locaux (ou entre un utilisateur local et un référentiel de données local, notamment un référentiel de données intégré au MICS tel que le PCDR) - ce qui concrètement, représente environ 80 % du volume des échanges des utilisateurs affiliés au réseau local -, et ceci sans aucune intervention du réseau distant. On évite ainsi de surcharger les réseaux distants par des communications qui ne concernent que des utilisateurs locaux ou des référentiels de données locaux, en évitant : saturation due à un trafic excessif, besoin accru de bande passante, coût élevé aussi bien pour les utilisateurs que pour les opérateurs, empreinte carbone élevée, etc.
Mais, pour autant, pour les communications devant être établies entre un utilisateur local et un utilisateur distant (ou entre un utilisateur local et un référentiel de données distant) peuvent être, de façon totalement transparente pour les utilisateurs, basculées automatiquement vers le réseau distant, grâce au couplage sélectif entre l'EPC local et l'EPC distant - et ceci indépendamment de toute intervention de l'opérateur du réseau distant.
Ainsi, la mise en relation d’un utilisateur local avec un utilisateur distant (ou entre un utilisateur local et un référentiel de données distant) entraine automatiquement le déport des échanges sur les réseaux des opérateurs tiers de chacun des utilisateurs. Cette procédure confère au réseau (EPC) local du dispositif un niveau très élevé de sécurité, voire étanche.
De plus, pour ce qui n'intéresse que des utilisateurs locaux, il est possible de stocker localement des données personnelles qui peuvent être volumineuses (vidéos, photos, etc.), sans surcharger les réseaux distants, ni accroître inutilement le trafic externe des données (qui restent échangées localement) et leur stockage par des serveurs "cloud" de grande capacité gérés par des opérateurs tiers.
Également, le fait que les données personnelles et/ou les messages échangés le soient uniquement au sein du réseau local assure une bien meilleure garantie de confidentialité et de sécurité de ces données que si elles étaient envoyées sur les réseaux extérieurs, qui peuvent être vulnérables au piratage et aux actions de tiers malveillants. En effet, comme on l'a expliqué plus haut, ces données ne peuvent être délivrées qu'aux utilisateurs préalablement enregistrés dans le HSS 112 de l'EPC local 110, c'est-à-dire à des utilisateurs rigoureusement identifiés et répertoriés, l'accès à ces communications et à ces données stockées ou échangées localement restant physiquement fermé à tous les autres utilisateurs.
Enfin, la mise en oeuvre de l'invention avec utilisation d'une application dédiée implémentée ou téléchargée dans le terminal de l’utilisateur (smartphone, tablette, PC, etc.) permet à l’utilisateur : de disposer dans l’interface des fonctionnalités classiques de : téléphonie (IP ou non) via les réseaux terrestres et/ou mobiles, messagerie électronique, navigation web, accès aux réseaux sociaux, etc. mais également d'accéder au réseau local par les EPC locaux et de communiquer en local par téléphonie, messagerie électronique, accéder aux réseaux sociaux locaux, accéder à la "plateforme cloud" pour données rapprochées (PCDR 136 , voir plus haut), etc. - ce qui concrètement représente environ 80 % des usages - tout en gardant la possibilité de bénéficier des services étendus des réseaux des opérateurs tiers distants - environ 20 % des usages - à partir du réseau local.

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif d’acheminement d’un flux de données en provenance d’un premier équipement utilisateur, UE, nomade (10) à destination d’un second UE nomade (20 ; 30) et/ou d'un référentiel de données au sein d’un réseau de communication comprenant un équipement cœur, EPC, distant (EPC-D), caractérisé en ce que, le réseau de communication comprenant en outre, au sein d'un réseau local, au moins un EPC local (EPC-L) relié à au moins un nœud d’accès (122) et apte à être couplé à l’EPC distant (EPC-D), le dispositif d’acheminement du flux de données comprend : des moyens (140) de couplage de l'EPC local (EPC-L) à l’EPC distant (EPC-D) ; des moyens d'enrôlement (112, HSS), comprenant une mémoire conservant des données d'identification d'UE nomades (20 ; 30) qui se sont connectés au réseau local ; des moyens de détermination, à partir de la mémoire des moyens d'enrôlement, si le second UE nomade (20 ; 30) et/ou le référentiel de données sont ou non rattachés à l’EPC local (EPC-L) ; et des moyens de redirection automatique du flux de données (132, CB) en réponse à ladite détermination, comprenant : des moyens d’acheminement prioritaire, au sein du réseau local via l’EPC local (EPC-L), du flux de données vers le second UE nomade (20) et/ou le référentiel de données, lorsqu'il est déterminé que le second UE nomade (20) et/ou le référentiel de données sont rattachés à l'EPC local (EPC-L), lesdits moyens d'acheminement prioritaire opérant sans intervention de l’EPC distant (EPC-D) ; et des moyens d’acheminement par défaut, pour déporter hors réseau local, via l'EPC distant (EPC-D), le flux de données vers le second UE nomade (30) et/le au référentiel de données, dans le cas contraire.
2. Dispositif selon la revendication 1 , dans lequel les moyens d’acheminement par défaut sont des moyens aptes à n'acheminer le flux de données vers le second UE nomade (30) et/ou le référentiel de données via l’EPC distant (EPC-D) que lorsqu'il est déterminé que le second UE nomade (30) et/ou le référentiel de données ne sont pas rattachés à l’EPC local (EPC-L).
3. Dispositif selon la revendication 1 , dans lequel le dispositif comprend en outre : des moyens de transmission à l’EPC distant (EPC-D) des données d'identification du premier UE nomade (10).
4. Dispositif selon la revendication 3, comprenant en outre : un serveur d’enregistrement d'UE nomades (134, SCAD) comprenant des moyens de mémorisation de données d’authentification d'UE nomades (10 ; 20), et dans lequel les moyens de redirection du flux de données (CB) comprennent des moyens aptes à rediriger le flux de données vers les équipements nomades (10 ; 20) enregistrés dans le serveur d’enregistrement d'UE nomades (134, SCAD).
5. Dispositif selon la revendication 4, comprenant en outre : des moyens d’obtention de données d’authentification d’un UE nomade (10 ; 20) ; et des moyens d’enregistrement desdites données d’authentification de l’UE nomade (10 ; 20) dans le serveur d’enregistrement d'UE nomades (134, SCAD).
6. Dispositif selon l'une des revendications 4 et 5, comprenant en outre : un serveur de données local (136, PCDR) ; et des moyens d’accès au serveur de données local (136, PCDR) pour les UE nomades (10 ; 20) enregistrés dans le serveur d’enregistrement d'UE nomades (134, SCAD).
7. Dispositif selon la revendication 6, comprenant en outre : des moyens (138, SSDL) de contrôle d’accès au serveur de données local (136, PCDR), couplés au serveur d’enregistrement d'UE nomades (134, SCAD) pour contrôler à partir des données d’authentification l’accès au serveur de données local (136, PCDR) par les équipements nomades (10 ; 20) enregistrés.
8. Dispositif selon l'une des revendications 4 à 7, dans lequel les UE nomades (10 ; 20) comportent une application dédiée pourvue de fonctionnalités d'identification sécurisée de l'utilisateur et apte à interagir en outre avec le serveur d’enregistrement d'UE nomades (134, SCAD).
9. Dispositif selon la revendication 8, dans lequel l'application dédiée comprend, outre les fonctionnalités d'identification sécurisée de l'utilisateur et d'interaction avec le serveur d’enregistrement d'UE nomades :
(i) des moyens d'accès à l’EPC distant (EPC-D), pour des fonctionnalités de téléphonie, IP ou non-IP, par réseaux terrestres et/ou mobiles, de messagerie électronique, de navigation web et/ou d'accès aux réseaux sociaux ; et
(ii) des moyens d'accès à l'EPC local (EPC-L), pour des fonctionnalités de téléphonie locale, de messagerie électronique locale, d'accès aux réseaux sociaux locaux, et d'accès à un serveur de données local (136, PCDR).
10. Dispositif selon la revendication 1 , dans lequel le réseau de communication est l'un d'entre un réseau de communication mobile et un réseau de communication à haut débit.
11 . Procédé d'acheminement d’un flux de données en provenance d’un premier équipement utilisateur, UE, nomade (10) à destination d’un second UE nomade (20 ; 30) et/ou d'un référentiel de données au sein d’un réseau de communication comprenant un équipement cœur, EPC, distant (EPC-D), caractérisé en ce que, le réseau de communication comprenant en outre au moins un EPC local (EPC-L) couplé à l’EPC distant (EPC-D), le procédé comprend : la détermination, à partir d'une mémoire d'enrôlement conservant des données d'identification d'UE nomades (20 ; 30) qui se sont connectés au réseau local, si le second UE nomade (20 ; 30) et/ou le référentiel de données sont ou non rattachés à l’EPC local (EPC-L) ; et la redirection automatique du flux de données en réponse à ladite détermination, comprenant : l’acheminement prioritaire, au sein du réseau local via l’EPC local (EPC-L), du flux de données vers le second UE nomade (20) et/ou d'un référentiel de données lorsqu'il est déterminé que le second UE nomade (20) et/ou le référentiel de données sont rattachés à l'EPC local (EPC-L), ledit acheminement prioritaire opérant sans intervention de l’EPC distant (EPC-D), et l’acheminement par défaut, avec déport hors réseau local, via l’EPC distant (EPC-D), du flux de données vers le second UE nomade (30) et/ou le référentiel de données, dans le cas contraire.
12. Procédé d'acheminement selon la revendication 1 1 , dans lequel l’acheminement par défaut, avec déport hors réseau local, du flux de données comprend la redirection du flux de données vers le second UE nomade (30) et/ou le référentiel de données via l’EPC distant (EPC-D) seulement s'il est déterminé que le second UE nomade (30) et/ou le référentiel de données ne sont pas rattachés à l’EPC local (EPC-L).
13. Procédé d'acheminement selon la revendication 12, comprenant en outre : la transmission à l’EPC distant (EPC-D) des données d'identification du premier UE nomade (10).
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