FR3104373A1 - Method and device implementing this method for accessing a shared channel to respond to a relay request request - Google Patents

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FR3104373A1
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César Augusto VARGAS ANAMURO
Nadège VARSIER
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Abstract

Titre de l'invention : Procédé et dispositif mettant en œuvre ce procédé pour accéder à un canal partagé pour répondre à une requête de demande de relais Ce procédé d'accès à un canal partagé pour répondre à une requête de demande de relais comprend des étapes de:- réception de la requête en provenance d'un dispositif source; - obtention d'une taille d'une fenêtre de contention durant laquelle le dispositif source est apte à recevoir des messages de candidature en réponse à la requête ; - obtention d'une valeur seuil et d’une durée d’attente aléatoire définissant un intervalle de réponse dans la fenêtre de contention, la durée d’attente est obtenue par une loi mathématique configurée pour produire une durée d’attente plus courte pour une puissance reçue de la requête plus élevée ;- envoi dans le canal, en réponse à la requête et dans l'intervalle de réponse, d'un message de candidature indiquant que le dispositif candidat peut constituer un dispositif relais, le message de candidature étant envoyé que si la puissance reçue de la requête est supérieure ou égale à la valeur seuil. Figure pour l’abrégé : Fig. 3Title of the invention: Method and device implementing this method for accessing a shared channel to respond to a relay request request This method for accessing a shared channel to respond to a relay request request comprises steps of: - receiving the request from a source device; obtaining a size of a contention window during which the source device is able to receive application messages in response to the request; - obtaining a threshold value and a random waiting time defining a response interval in the contention window, the waiting time is obtained by a mathematical law configured to produce a shorter waiting time for a power received from the higher request; - sending in the channel, in response to the request and in the response interval, of an application message indicating that the candidate device can constitute a relay device, the application message being sent only if the power received from the request is greater than or equal to the threshold value. Figure for the abstract: Fig. 3

Description

Procédé et dispositif mettant en œuvre ce procédé pour accéder à un canal partagé pour répondre à une requête de demande de relaisMethod and device implementing this method for accessing a shared channel to respond to a relay request request

L’invention se rapporte au domaine général des communications dans un réseau d’accès sans fil. Elle concerne plus particulièrement un mécanisme pour relayer des données dans un réseau cellulaire. Elle peut s’appliquer de façon privilégiée mais non limitative dans un réseau de communication de dispositif à dispositif D2D (pour «Device to Device» en anglais).The invention relates to the general field of communications in a wireless access network. It relates more particularly to a mechanism for relaying data in a cellular network. It can be applied in a privileged but non-limiting way in a D2D device-to-device (for “Device to Device”) communication network.

Dans le contexte actuel de croissance continue du nombre d'objets connectés, des réseaux de communication ont émergé pour supporter les objets connectés, tels que les réseaux cellulaires de type LTE-M (pour «Long Term Evolution - Machine » en anglais) ou de type NB-IoT (pour «Narrow Band - Internet of Things» en anglais) ou de type LoRa-WAN (pour «Long Range Wide-Area Network » en anglais). Ces protocoles LTE-M, NB-IoT et LoRa-WAN font partie intégrante du processus de standardisation Nouvelle Radio (NR) des réseaux cellulaires 5G.In the current context of continuous growth in the number of connected objects, communication networks have emerged to support connected objects, such as cellular networks of the LTE-M type (for "Long Term Evolution - Machine" in English) or NB-IoT type (for "Narrow Band - Internet of Things" in English) or LoRa-WAN type (for "Long Range Wide-Area Network" in English). These LTE-M, NB-IoT and LoRa-WAN protocols are an integral part of the New Radio (NR) standardization process for 5G cellular networks.

Un objet connecté peut être dans des conditions défavorables pour pouvoir se connecter à une station de base ou pour bénéficier d'une bonne qualité de connexion, par exemple lorsque cet objet connecté est éloigné de la station de base ou lorsqu'il est situé dans un milieu comportant des obstacles (milieu connu par l'appellation en anglais "deep indoor"), tel qu'un sous-sol. Lorsque l'objet connecté perçoit une mauvaise qualité de connexion avec la station de base, il augmente la puissance d'émission de ces paquets, et peut être amené à renvoyer des paquets non reçus pas la station de base. Le relayage D2D (spécifié notamment dans le document TR36.746 Study on further enhancements to LTE Device to Device (D2D), UE to network relays for Internet of Things (IoT) and wearables (release 14) v15.1.1) permet de résoudre ce problème : un dispositif du réseau situé à proximité de l'objet connecté et bénéficiant d'une meilleure qualité de connexion à la station de base, joue le rôle d'un dispositif relais entre l'objet connecté et la station de base.A connected object may be in unfavorable conditions to be able to connect to a base station or to benefit from good connection quality, for example when this connected object is far from the base station or when it is located in a environment comprising obstacles (environment known by the English name "deep indoor"), such as a basement. When the connected object perceives a poor connection quality with the base station, it increases the transmission power of these packets, and may have to resend packets not received by the base station. D2D relaying (specified in particular in document TR36.746 Study on further enhancements to LTE Device to Device (D2D), UE to network relays for Internet of Things (IoT) and wearables (release 14) v15.1.1) solves this problem: a network device located close to the connected object and benefiting from a better quality of connection to the base station, plays the role of a relay device between the connected object and the base station.

Nous désignons ici par «dispositif source», un dispositif, par exemple un objet connecté dont les données qu'il émet à destination d’une station de base sont relayées par un dispositif relais.We designate here by "source device", a device, for example a connected object whose data it sends to a base station are relayed by a relay device.

Selon l’état de la technique, le dispositif relais peut être un dispositif réseau dédié pour le relayage, par exemple un serveur, ou un dispositif utilisateur, par exemple un terminal, par exemple un téléphone.According to the state of the art, the relay device can be a dedicated network device for relaying, for example a server, or a user device, for example a terminal, for example a telephone.

Nous rappelons que la technique du relayage est différente de celle du partage de connexion. En effet, lorsqu'un premier terminal partage sa connexion au réseau avec un deuxième terminal, les deux terminaux utilisent le forfait de connexion au réseau du premier terminal. Vu du réseau, les messages générés par les deux terminaux sont considérés comme étant tous des messages générés par le premier terminal, un dispositif du réseau (la station de base par exemple) ne fait généralement pas la distinction entre les messages générés par chacun des terminaux. Le premier terminal fait profiter le deuxième terminal de son abonnement auprès du réseau.We remind you that the technique of relaying is different from that of connection sharing. Indeed, when a first terminal shares its connection to the network with a second terminal, the two terminals use the network connection flat rate of the first terminal. Seen from the network, the messages generated by the two terminals are considered to be all messages generated by the first terminal, a network device (the base station for example) generally does not distinguish between the messages generated by each of the terminals . The first terminal allows the second terminal to benefit from its subscription to the network.

Au contraire, un dispositif relais identifie, auprès de la station de base, les messages relayés par un identifiant du dispositif source qui les a générés. La station de base ou le réseau peut faire la distinction entre les messages que le dispositif relais génère par lui-même, et les messages générés par le dispositif source et relayés par le dispositif relais. Contrairement au partage de connexion, le dispositif source ne profite généralement pas de l'abonnement du dispositif relais. Le dispositif source doit être abonné au réseau et identifié auprès de la station de base, les messages relayés sont comptés sur l'abonnement du dispositif source et non pas celui du dispositif relais. L'opérateur du réseau peut néanmoins proposer des avantages financiers ou commerciaux aux dispositifs qui supportent la technique du relayage et qui candidatent pour assurer le relayage.On the contrary, a relay device identifies, with the base station, the messages relayed by an identifier of the source device which generated them. The base station or the network can distinguish between messages that the relay device generates by itself, and messages generated by the source device and relayed by the relay device. Unlike tethering, the source device generally does not take advantage of the relay device's subscription. The source device must be subscribed to the network and identified with the base station, the relayed messages are counted on the subscription of the source device and not that of the relay device. The network operator can nevertheless offer financial or commercial advantages to the devices which support the technique of relaying and which apply to ensure the relaying.

Il est envisageable que la sélection d’un dispositif relais pour un dispositif source soit effectuée de manière centralisée par la station de base, ou de manière distribuée par le dispositif source lui-même. La présente invention se situe dans le contexte de la sélection distribuée. L’article de C.V. Anamuro et al., «Energy-efficient discovery process for mMTC applications», Wireless and Mobile Networking Conference, Paris, Septembre 2019 (ci-après désigné par «document Anamuro»), et l’article de A. Awang et al., «RSSI-based forwarding for multihop wireless sensor networks», Eunice workshop EUNICE9, pp. 138-147, 2009 (ci-après désigné par «document Awang»), concernent la sélection distribuée d’un dispositif relais.It is conceivable that the selection of a relay device for a source device is carried out in a centralized manner by the base station, or in a distributed manner by the source device itself. The present invention is in the context of distributed selection. The article by C.V. Anamuro et al., “Energy-efficient discovery process for mMTC applications”, Wireless and Mobile Networking Conference, Paris, September 2019 (hereinafter referred to as “Anamuro paper”), and the article by A. Awang et al., “RSSI-based forwarding for multihop wireless sensor networks”, Eunice workshop EUNICE9, pp. 138-147, 2009 (hereinafter referred to as “Awang paper”), relate to the distributed selection of a relay device.

Selon l'état de la technique, le relayage D2D comporte trois phases principales pour le dispositif source:
- l'établissement d'une connexion et la synchronisation avec la station de base ;
- suite à une détection d'une mauvaise qualité de connexion, la découverte (recherche d'éventuels dispositifs relais) et la sélection d'un dispositif relais ; et
- la transmission de données, destinées à la station de base, au dispositif relais sélectionné.
According to the state of the art, D2D relaying has three main phases for the source device:
- establishment of a connection and synchronization with the base station;
- Following detection of poor connection quality, discovery (search for possible relay devices) and selection of a relay device; And
- the transmission of data, intended for the base station, to the selected relay device.

Lafigure 1est un chronogramme qui illustre la phase de découverte et de sélection d'un dispositif relais, selon une méthode de l'état de la technique décrite dans le document Anamuro cité ci-dessus. Un dispositif source MTD (pour «Machine-Type Device» en anglais) et des dispositifs d'utilisateurs UE-1 à UE-5 sont connectés et synchronisés avec une station de base d'un réseau d'accès cellulaire. Le dispositif source MTD diffuse, dans un intervalle de temps initial, une requête RR de demande de relais (RR pour "Request for Relay" en anglais). Dans cette requête RR, le dispositif source MTD précise une taille W d'une fenêtre de contention durant laquelle il est apte à recevoir des messages de candidature en réponse à sa requête. Les dispositifs UE-1 à UE-5 supportant le relayage D2D, se portent candidats lorsqu'ils reçoivent la requête RR pour jouer le rôle de dispositif relais. Chacun de ces dispositifs candidats UE-1 à UE-5 tire un nombre aléatoire entre 1 et W, correspondant à un numérosd'un intervalle de temps dans la fenêtre de contention. Chaque dispositif candidat peut répondre à la requête RR, en envoyant un message de candidature RC (pour "Relay Candidate" en anglais), dans l'intervalle correspondant au nombre aléatoire sélectionné. Dans l'exemple illustré par la figure 1, les dispositifs candidats UE-1 à UE-5 obtiennent respectivement les numéros des intervalles "s" : 4, 2, 6, 2, et 3. Conformément à l'état de la technique, dès que le dispositif source MTD reçoit un message de candidature, il sélectionne le dispositif qui a envoyé son message de candidature pour constituer son dispositif relais. FIG. 1 is a timing diagram which illustrates the phase of discovery and selection of a relay device, according to a method of the state of the art described in the Anamuro document cited above. A source device MTD (Machine-Type Device) and user devices UE-1 to UE-5 are connected and synchronized with a base station of a cellular access network. The source device MTD broadcasts, in an initial time interval, a relay request request RR (RR for "Request for Relay" in English). In this request RR, the source device MTD specifies a size W of a contention window during which it is able to receive application messages in response to its request. The devices UE-1 to UE-5 supporting D2D relaying apply when they receive the request RR to play the role of relay device. Each of these candidate devices UE-1 to UE-5 draws a random number between 1 and W, corresponding to a number s of a time slot in the contention window. Each candidate device can respond to the RR request, by sending an RC (Relay Candidate) application message, in the interval corresponding to the selected random number. In the example illustrated by FIG. 1, the candidate devices UE-1 to UE-5 respectively obtain the numbers of the intervals "s": 4, 2, 6, 2, and 3. According to the state of the art, as soon as the source device MTD receives an application message, it selects the device which sent its application message to constitute its relay device.

Dans l'exemple illustré par la figure 1, le dispositif source MTD reçoit dans l'intervalle numéro 2 deux messages de candidature en provenance des dispositifs candidats UE-2 et UE-4, ces messages entrent en collision et ne sont pas correctement reçus par le dispositif source MTD. Dans l'intervalle numéro 3, le dispositif source MTD reçoit un message de candidature RC en provenance du dispositif candidat UE-5. Le dispositif source MTD sélectionne le dispositif UE-5 pour être son dispositif relais, et diffuse un message de retour F (pour "feedback" en anglais), ce message F indiquant que le dispositif source MTD a sélectionné un dispositif relais. Recevant le message de retour F, les dispositifs candidats UE-1 et UE-3 n'envoient plus les messages de candidature planifiés respectivement dans les intervalles numéro 4 et 6.In the example illustrated by FIG. 1, the source device MTD receives in the interval number 2 two candidacy messages coming from the candidate devices UE-2 and UE-4, these messages collide and are not correctly received by source device MTD. In interval number 3, the source device MTD receives an application message RC from the candidate device UE-5. The source device MTD selects the device UE-5 to be its relay device, and broadcasts a return message F (for "feedback"), this message F indicating that the source device MTD has selected a relay device. Receiving the return message F, the candidate devices UE-1 and UE-3 no longer send the planned candidacy messages in intervals number 4 and 6 respectively.

Nous notons que seul le dispositif source peut utiliser le canal au début d’un intervalle, pour éviter une collision entre le message de retour F et un éventuel message de candidature RC. Avant d’envoyer un message de candidature, chaque dispositif candidat écoute le canal et n’envoie son message que si le canal est libre.We note that only the source device can use the channel at the beginning of an interval, to avoid a collision between the return message F and a possible application message RC. Before sending an application message, each candidate device listens to the channel and only sends its message if the channel is free.

Une fois que le dispositif source MTD a sélectionné son dispositif relais UE-5, il lui envoie les données destinées à la station de base. Le dispositif relais UE-5 accuse la réception de ces données et les relaye vers la station de base. Le dispositif relais UE-5 peut être configuré pour relayer également des données dans le sens descendant, de la station de base vers le dispositif MTD.Once the source device MTD has selected its relay device UE-5, it sends it the data intended for the base station. The UE-5 relay device acknowledges the reception of this data and relays it to the base station. The UE-5 relay device can be configured to also relay data in the downstream direction, from the base station to the MTD device.

Cette phase de découverte et de sélection de dispositif relais est une phase qui peut nécessiter une consommation énergétique importante dans le réseau d'accès cellulaire, notamment pour le dispositif source.This relay device discovery and selection phase is a phase that may require significant energy consumption in the cellular access network, in particular for the source device.

Le document Awang cité plus haut décrit une méthode de sélection de dispositif de relais dans laquelle le dispositif candidat qui a les meilleures performances de connexion avec la station de base est sélectionné pour être le dispositif relais. Les mêmes auteurs proposent dans leur article «Toward an analysis of energy consumption in multihop wireless sensor networks», International Conference on Intellignet and Advanced Systems, Kuala Lumpur, 2010, d’ajouter comme critère de sélection l’énergie résiduelle de la batterie du dispositif candidat pour être un relais. De plus, la méthode de sélection décrite dans le document précité favorise la sélection du dispositif candidat le plus proche de la station de base, permettant ainsi de réduire la consommation en énergie du dispositif relais et de bénéficier d’une bonne qualité du canal entre le dispositif relais et la station de base.The Awang document cited above describes a relay device selection method in which the candidate device which has the best connection performance with the base station is selected to be the relay device. The same authors propose in their article "Toward an analysis of energy consumption in multihop wireless sensor networks", International Conference on Intellignet and Advanced Systems, Kuala Lumpur, 2010, to add as a selection criterion the residual energy of the device battery candidate to be a relay. In addition, the selection method described in the aforementioned document favors the selection of the candidate device closest to the base station, thus making it possible to reduce the energy consumption of the relay device and to benefit from good quality of the channel between the relay device and the base station.

Ainsi les méthodes de sélection décrites dans le documents Awang visent à réduire la consommation énergétique du dispositif relais, ou de l’ensemble constitué par le dispositif relais et le dispositif source. Cependant, nous notons que lorsque le dispositif relais est un dispositif utilisateur, de type smartphone par exemple, la consommation en énergie du dispositif relais due au relayage peut être négligeable par rapport à sa consommation propre, surtout lorsque le dispositif relais transmet par ailleurs ses propres données à la station de base. Les méthodes de l’art antérieur exposé ci-dessus ne sont pas optimisées pour réduire la consommation en énergie du dispositif source.Thus the selection methods described in the Awang documents aim to reduce the energy consumption of the relay device, or of the assembly consisting of the relay device and the source device. However, we note that when the relay device is a user device, of the smartphone type for example, the energy consumption of the relay device due to relaying may be negligible compared to its own consumption, especially when the relay device also transmits its own data to the base station. The methods of the prior art exposed above are not optimized to reduce the energy consumption of the source device.

Il existe donc un besoin pour une méthode de relayage qui limite la consommation du dispositif source.There is therefore a need for a relaying method which limits the consumption of the source device.

L’invention vise un procédé d’accès à un canal partagé entre plusieurs dispositifs d’un réseau d'accès cellulaire, dits «dispositifs candidats», pour répondre à une requête de demande de relais, le dispositif relais étant destiné à relayer des messages dans le réseau entre un dispositif communicant dit "dispositif source" et un point d'accès dudit réseau, le dispositif source étant synchronisé avec ledit point d’accès. Ce procédé mis en œuvre par un dit dispositif candidat comprend des étapes de:
- réception, en provenance du dispositif source, de la requête de demande de relais ;
- obtention d'une taille d'une fenêtre de contention durant laquelle le dispositif source est apte à recevoir des messages de candidature en réponse à la requête ;
- obtention d’une durée d’attente aléatoire définissant un intervalle de réponse dans la fenêtre de contention ;
- envoi dans le canal, en réponse à la requête et dans l'intervalle de réponse, d'un message de candidature indiquant que le dispositif candidat peut constituer un dispositif relais ;
ce procédé comporte en outre une étape d'obtention d'une valeur seuil, le message de candidature n'est envoyé que si une puissance reçue de la requête est supérieure ou égale à la valeur seuil ;
la durée d’attente est obtenue par une loi mathématique configurée pour attribuer une durée d’attente plus courte pour une dite puissance reçue plus élevée.
The invention relates to a method for accessing a channel shared between several devices of a cellular access network, called "candidate devices", to respond to a relay request request, the relay device being intended to relay messages in the network between a communicating device called "source device" and an access point of said network, the source device being synchronized with said access point. This method implemented by a said candidate device comprises steps of:
- reception, from the source device, of the relay request request;
- Obtaining a size of a contention window during which the source device is able to receive application messages in response to the request;
- Obtaining a random waiting time defining a response interval in the contention window;
- sending in the channel, in response to the request and in the response interval, an application message indicating that the candidate device can constitute a relay device;
this method further comprises a step of obtaining a threshold value, the application message is sent only if a power received from the request is greater than or equal to the threshold value;
the waiting time is obtained by a mathematical law configured to assign a shorter waiting time for said higher received power.

Corrélativement, l'invention vise un dispositif d’un réseau d’accès cellulaire, dit «dispositif candidat», pouvant communiquer via un canal partagé entre plusieurs dispositifs du réseau pour répondre à une requête de demande de relais, le dispositif relais étant destiné à relayer des messages dans le réseau entre un dispositif communicant dit "dispositif source" et un point d'accès dudit réseau, le dispositif source étant synchronisé avec ledit point d’accès.
Le dispositif candidat conforme à l’invention comporte:
- un module de communication configuré pour recevoir, en provenance du dispositif source, la requête de demande de relais ;
- un module d’obtention d'une taille d'une fenêtre de contention durant laquelle le dispositif source est apte à recevoir des messages de candidature en réponse à la requête ;
- un module d’obtention d’une durée d’attente aléatoire définissant un intervalle de réponse dans la fenêtre de contention ;
- le module de communication étant configuré pour envoyer dans le canal, en réponse à la requête et dans l’intervalle de réponse, un message de candidature indiquant que le dispositif candidat peut constituer un dispositif relais ;
le dispositif candidat comporte en outre un module d’obtention d'une valeur seuil, le module de communication étant configuré pour n’envoyer le message de candidature que si une puissance reçue de la requête est supérieure ou égale à la valeur seuil ;
le module d’obtention d’une durée d’attente est configuré pour obtenir la durée d’attente par une loi mathématique configurée pour attribuer une durée d’attente plus courte pour une puissance reçue plus élevée.
Correlatively, the invention aims at a device of a cellular access network, called "candidate device", able to communicate via a channel shared between several devices of the network to respond to a relay request request, the relay device being intended to relaying messages in the network between a communicating device called "source device" and an access point of said network, the source device being synchronized with said access point.
The candidate device according to the invention comprises:
- a communication module configured to receive, from the source device, the relay request request;
- a module for obtaining a size of a contention window during which the source device is able to receive application messages in response to the request;
- a module for obtaining a random waiting time defining a response interval in the contention window;
- the communication module being configured to send in the channel, in response to the request and in the response interval, an application message indicating that the candidate device can constitute a relay device;
the candidate device further comprises a module for obtaining a threshold value, the communication module being configured to send the candidate message only if a power received from the request is greater than or equal to the threshold value;
the waiting time obtaining module is configured to obtain the waiting time by a mathematical law configured to assign a shorter waiting time for a higher received power.

Les caractéristiques et avantages du procédé d’accès selon l’invention présentés ci-après s’appliquent de la même façon au dispositif candidat selon l’invention, et vice versa.The characteristics and advantages of the access method according to the invention presented below apply in the same way to the candidate device according to the invention, and vice versa.

Dans un mode de réalisation de l’invention, le dispositif candidat est un dispositif utilisateur supportant le relayage apte à opérer en tant que dispositif relais. Le dispositif candidat conforme à l’invention peut être un terminal de type smartphone, ou une tablette équipée d’une carte d’abonnement auprès du réseau cellulaire, telle qu’une carte SIM (pour «Subscriber Identity Module» en anglais ou module d'identité de l'abonné) ou eSIM (pour «embedded SIM» en anglais ou SIM intégrée), ou tout autre dispositif communicant pouvant se connecter au réseau cellulaire et relayer au point d’accès du réseau cellulaire des messages d’un autre dispositif.In one embodiment of the invention, the candidate device is a relay-supporting user device capable of operating as a relay device. The candidate device according to the invention can be a smartphone type terminal, or a tablet equipped with a subscription card to the cellular network, such as a SIM card (for "Subscriber Identity Module" in English or module of identity of the subscriber) or eSIM (for “embedded SIM” in English or integrated SIM), or any other communicating device capable of connecting to the cellular network and relaying messages from another device to the cellular network access point .

Le dispositif source selon l’invention peut être un dispositif ou un objet connecté supportant le relayage D2D. Le dispositif source peut se connecter directement au point d’accès du réseau cellulaire, ou via le dispositif relais, par exemple en cas d’une mauvaise qualité du canal direct entre le dispositif source et le point d’accès, ou en cas d’impossibilité de connexion directe au point d’accès. Le dispositif source peut être un terminal, par exemple de type smartphone, ordinateur, tablette, montre, dispositif domestique intelligent, ou tout autre type d’objet connecté.The source device according to the invention can be a connected device or object supporting D2D relaying. The source device can connect directly to the access point of the cellular network, or via the relay device, for example in the event of a poor quality of the direct channel between the source device and the access point, or in the event of impossibility of direct connection to the access point. The source device can be a terminal, for example of the smartphone, computer, tablet, watch, smart home device type, or any other type of connected object.

Conformément à l’invention, le point d’accès au réseau cellulaire peut être de type station de base eNodeB, eNodeB évoluée ou gNodeB, notée aussi gNb. Le point d’accès gère des cellules radio utilisant différentes bandes de fréquences sur différents secteurs géographiques, couverts par le réseau d’accès cellulaire.In accordance with the invention, the access point to the cellular network can be of the eNodeB, advanced eNodeB or gNodeB base station type, also denoted gNb. The access point manages radio cells using different frequency bands on different geographical areas, covered by the cellular access network.

Contrairement aux méthodes décrites dans les documents de l’art antérieur présentés ci-avant, la présente invention favorise les dispositifs les plus proches du dispositif source pour leur donner plus de chances d’être sélectionnés en tant que dispositif relais. L’invention permet donc de réduire la consommation énergétique du dispositif source. Etant donné que le dispositif source est proche du dispositif candidat selon l’invention, il ne requiert pas une puissance élevée pour émettre ses messages à relayer, ni d’envoi répété de ces messages.Unlike the methods described in the prior art documents presented above, the present invention favors the devices closest to the source device to give them more chances of being selected as a relay device. The invention therefore makes it possible to reduce the energy consumption of the source device. Since the source device is close to the candidate device according to the invention, it does not require high power to transmit its messages to be relayed, nor repeated sending of these messages.

L’invention permet de réduire la consommation en énergie du dispositif source pendant la phase de découverte et sélection du dispositif relais, mais aussi pendant la phase de transmission de messages. En effet, plus proche sera le dispositif relais, plus rapidement les messages à relayer seront transmis et moins le dispositif source consommera d’énergie dans la phase de transmission de messages.The invention makes it possible to reduce the energy consumption of the source device during the discovery phase and selection of the relay device, but also during the message transmission phase. Indeed, the closer the relay device, the faster the messages to be relayed will be transmitted and the less the source device will consume energy in the message transmission phase.

Le dispositif source peut adapter son débit au maximum possible pendant la phase de transmission de données.The source device can adapt its rate to the maximum possible during the data transmission phase.

Dans un mode de réalisation, l’invention prend en considération les caractéristiques du canal reliant le dispositif source au dispositif candidat, notamment l’affaiblissement de propagation PL (pour «Path Loss» en anglais).In one embodiment, the invention takes into consideration the characteristics of the channel connecting the source device to the candidate device, in particular the propagation loss PL (for “Path Loss” in English).

La comparaison entre la puissance reçue de la requête et la valeur seuil vise à ce que seuls les dispositifs candidats auxquels le dispositif source est connecté via des canaux à des PL faibles puissent entrer en concurrence pour la sélection d'un dispositif relais. Ainsi, seuls les dispositifs candidats proches du dispositif source peuvent envoyer des messages de candidature.The comparison between the power received from the request and the threshold value is intended so that only the candidate devices to which the source device is connected via channels with low PLs can compete for the selection of a relay device. Thus, only candidate devices close to the source device can send candidate messages.

Nous désignons ici par le dispositif candidat le "plus proche'' du dispositif source, le dispositif candidat dont le canal de connexion avec le dispositif source est d'une meilleure qualité, présentant l'affaiblissement PL le moins élevé. Selon cette définition, le dispositif candidat le plus proche peut être celui le plus proche en distance du dispositif source, ou un dispositif dont la connexion avec le dispositif source n’est pas affectée par des obstacles.We designate here by the candidate device "closest" to the source device, the candidate device whose connection channel with the source device is of better quality, presenting the lowest PL loss. According to this definition, the The closest candidate device may be the one closest in distance to the source device, or a device whose connection to the source device is unaffected by obstacles.

Conformément à l’invention, la valeur seuil obtenue peut directement être une puissance. En variante, cette puissance peut être déduite à partir d’une distance obtenue, par exemple un rayon d’une zone de découverte dans laquelle des dispositifs candidats peuvent recevoir la requête du dispositif source. Elle peut aussi être déduite à partir d’un affaiblissement de propagation PL.In accordance with the invention, the threshold value obtained can directly be a power. Alternatively, this power can be deduced from an obtained distance, for example a radius of a discovery area in which candidate devices can receive the request from the source device. It can also be deduced from a propagation loss PL.

Dans un mode de réalisation, la loi mathématique selon l'invention est une loi géométrique tronquée. La probabilité pour qu'un numéro s d'un intervalle de réponse (dans la fenêtre de contention de taille W) soit choisi par un dispositif candidat est définie par:
[Math 1]
où r désigne la distance entre le dispositif source et le dispositif candidat obtenue à partir de la puissance reçue de la requête, Rd désigne une distance correspondant à la valeur seuil, et le paramètre b est une constante comprise entre 0 et 1 exclus.
In one embodiment, the mathematical law according to the invention is a truncated geometric law. The probability that a number s of a response interval (in the contention window of size W) is chosen by a candidate device is defined by:
[Math 1]
where r denotes the distance between the source device and the candidate device obtained from the received power of the request, Rd denotes a distance corresponding to the threshold value, and the parameter b is a constant between 0 and 1 excluded.

Plus le dispositif candidat est proche du dispositif source, plus la durée d’attente est courte. Cette loi donne une probabilité élevée aux dispositifs candidats les plus proches pour répondre dans les premiers intervalles de réponse, et donc d’avoir plus de chance de sélection.The closer the candidate device is to the source device, the shorter the wait time. This law gives a high probability to the closest candidate devices to respond in the first response intervals, and therefore to have a higher chance of selection.

La probabilité que le dispositif relais soit proche du dispositif source est plus élevée lorsque la valeur du paramètre b est plus petite.The probability that the relay device is close to the source device is higher when the value of the parameter b is smaller.

Dans un mode de réalisation, la requête de demande de relais comporte le paramètre b de la loi géométrique tronquée.In one embodiment, the relay request request includes the parameter b of the truncated geometric law.

Dans ce mode, le dispositif source choisit le paramètre b et le diffuse à l’ensemble des dispositifs candidats. Tous ces dispositifs candidats obtiennent leurs durées d’attente en fonction du même paramètre b, le dispositif candidat présentant le meilleur canal de connexion avec le dispositif source ayant une probabilité plus élevée pour répondre en premier à la requête et donc plus de chance d’être sélectionné en tant que dispositif relais.In this mode, the source device chooses the parameter b and broadcasts it to all the candidate devices. All these candidate devices obtain their waiting times according to the same parameter b, the candidate device having the best connection channel with the source device having a higher probability to answer the request first and therefore more likely to be selected as a relay device.

Ce mode permet à chaque dispositif source de spécifier le paramètre b de son choix, et donc d’ajuster un compromis entre la probabilité de découvrir de potentiels dispositifs candidats d’une part, et la probabilité de sélectionner le dispositif candidat le plus proche d’autre part.This mode allows each source device to specify the parameter b of its choice, and therefore to adjust a compromise between the probability of discovering potential candidate devices on the one hand, and the probability of selecting the candidate device closest to somewhere else.

Dans un autre mode de réalisation, le paramètre b de la loi tronquée est obtenu en provenance du point d’accès. Dans ce mode, la loi tronquée est uniforme pour l’ensemble des dispositifs sources du réseau d’accès cellulaire.In another embodiment, the parameter b of the truncated law is obtained from the access point. In this mode, the truncated law is uniform for all the source devices of the cellular access network.

Dans un mode de réalisation de l’invention, et selon une simulation numérique et une vérification analytique, une valeur optimisée du paramètre b est égale à 0.4 lorsque:
- la densité par m2de dispositifs candidats dans le réseau est comprise entre 0.8×10-4et 1.2×10-4inclus;
- la distance entre le dispositif source et le point d’accès est comprise entre 500 et 1000 mètres;
- la valeur seuil correspond à une distance de 300 mètres;
- la taille de la fenêtre de contention est égale à 16; et
- une taille des messages à relayer est égale à 200 octets.
In one embodiment of the invention, and according to a numerical simulation and an analytical verification, an optimized value of the parameter b is equal to 0.4 when:
- the density per m 2 of candidate devices in the network is between 0.8×10 -4 and 1.2×10 -4 inclusive;
- the distance between the source device and the access point is between 500 and 1000 meters;
- the threshold value corresponds to a distance of 300 meters;
- the size of the contention window is equal to 16; And
- a size of the messages to be relayed is equal to 200 bytes.

Dans un mode de réalisation de l’invention, et selon une simulation numérique et une vérification analytique, une valeur optimisée du paramètre b est égale à 0.3 lorsque:
- la densité par m2de dispositifs candidats dans le réseau est supérieure ou égale à 1.3×10-4;
- la distance entre le dispositif source et le point d’accès est supérieure ou égale à 750 mètres;
- la valeur seuil correspond à une distance de 300 mètres;
- la taille de la fenêtre de contention est égale à 16; et
- une taille des messages à relayer est égale à 200 octets.
In one embodiment of the invention, and according to a numerical simulation and an analytical verification, an optimized value of the parameter b is equal to 0.3 when:
- the density per m 2 of candidate devices in the network is greater than or equal to 1.3×10 -4 ;
- the distance between the source device and the access point is greater than or equal to 750 meters;
- the threshold value corresponds to a distance of 300 meters;
- the size of the contention window is equal to 16; And
- a size of the messages to be relayed is equal to 200 bytes.

La loi géométrique tronquée n’est qu’un exemple de loi utilisable dans l’invention. D’autres lois mathématiques permettant d’obtenir une durée d’attente plus courte pour une puissance reçues plus élevée peuvent être envisagées.The truncated geometric law is only one example of a law that can be used in the invention. Other mathematical laws making it possible to obtain a shorter waiting time for a higher received power can be considered.

Dans un mode de réalisation de l’invention, au moins un paramètre parmi la taille de la fenêtre de contention et la valeur seuil est compris dans la requête de demande de relais. Ces paramètres peuvent donc être déterminés et précisés par le dispositif source.In one embodiment of the invention, at least one parameter among the size of the contention window and the threshold value is included in the relay request request. These parameters can therefore be determined and specified by the source device.

Dans un autre mode de réalisation au moins un paramètre parmi la taille de la fenêtre de contention et la valeur seuil est reçu du point d'accès.In another embodiment, at least one parameter among the size of the contention window and the threshold value is received from the access point.

Il est envisageable que la taille de la fenêtre de contention et la valeur seuil soient obtenus de manières différentes, par exemple l’un à partir de la requête de demande de relais et l’autre en provenance du point d’accès.It is conceivable that the contention window size and the threshold value are obtained in different ways, for example one from the relay request request and the other from the access point.

Dans un mode de réalisation, le procédé d’accès selon l’invention comporte en outre une étape d’obtention d’un identifiant du dispositif source et une étape d’envoi de cet identifiant au point d’accès avec les messages relayés.In one embodiment, the access method according to the invention further comprises a step of obtaining an identifier of the source device and a step of sending this identifier to the access point with the relayed messages.

Le dispositif candidat selon l’invention peut recevoir l’identifiant du dispositif source à partir de la requête de demande de relais. Dans ce cas, suite à la réception de la requête, le dispositif candidat enregistre l’identifiant. S’il est sélectionné pour jouer le rôle d’un relais, il insère l’identifiant dans un champ des messages qu’il relaie vers le point d’accès, pour que le point d’accès puisse distinguer les messages générés par le dispositif source de ceux générés par le dispositif relais.The candidate device according to the invention can receive the identifier of the source device from the relay request request. In this case, following receipt of the request, the candidate device saves the identifier. If selected to play the role of a relay, it inserts the identifier in a field of the messages that it relays to the access point, so that the access point can distinguish the messages generated by the device source of those generated by the relay device.

Alternativement, le dispositif candidat peut ne recevoir l’identifiant du dispositif source que lorsqu’il est sélectionné pour être un dispositif relais.Alternatively, the candidate device may only receive the identifier of the source device when it is selected to be a relay device.

Le procédé d’accès conforme à l’invention s’inscrit dans un ensemble d’étapes permettant une communication dans le réseau d’accès cellulaire, entre le dispositif source et le point d'accès via un dispositif relais. Le procédé d’accès selon l’invention est précédé par une étape de diffusion de la requête de demande de relais par le dispositif source, et il est éventuellement succédé par une étape de sélection, par le dispositif source, en fonction des messages de candidatures qu’il reçoit, d'un dispositif relais parmi les dispositifs candidats ayant répondu à sa requête. Le dispositif source diffuse ensuite un message de retour comportant une indication sur le dispositif de relais sélectionné.The access method according to the invention is part of a set of steps allowing communication in the cellular access network, between the source device and the access point via a relay device. The access method according to the invention is preceded by a step of broadcasting the relay request request by the source device, and it is possibly succeeded by a selection step, by the source device, according to the application messages that it receives, from a relay device among the candidate devices having responded to its request. The source device then broadcasts a return message with an indication of the selected relay device.

Le dispositif relais sélectionné peut être chargé pour relayer des messages dans le sens montant, du dispositif source vers le point d’accès, et/ou dans le sens descendant, du point d’accès vers le dispositif source.The selected relay device can be instructed to relay messages uplink from the source device to the access point and/or downlink from the access point to the source device.

L’invention vise également un système comportant un dispositif source et au moins un dispositif candidat conforme à l’invention.The invention also relates to a system comprising a source device and at least one candidate device in accordance with the invention.

L’invention vise également un programme d’ordinateur sur un support d’enregistrement, ce programme étant susceptible d’être mis en œuvre dans un ordinateur ou dans un dispositif candidat conforme à l’invention, ce programme comportant des instructions adaptées à la mise en œuvre d’un procédé d’accès tel que décrit ci-dessus.The invention also relates to a computer program on a recording medium, this program being capable of being implemented in a computer or in a candidate device in accordance with the invention, this program comprising instructions suitable for implementation of an access method as described above.

Ce programme peut utiliser n’importe quel langage de programmation, et être sous la forme de code machine, code source, code objet, ou de code intermédiaire entre code source et code objet, tel que dans une forme partiellement compilée, ou dans n’importe quelle autre forme souhaitable.This program may use any programming language, and be in the form of machine code, source code, object code, or intermediate code between source code and object code, such as in partially compiled form, or in any other desirable shape.

En particulier, ce programme peut être exécuté par un microcontrôleur µC («micro-Controller» en anglais).In particular, this program can be executed by a microcontroller µC (“micro-controller” in English).

L’invention vise aussi des supports d'information ou d’enregistrement lisibles par un ordinateur, et comportant des instructions du programme d'ordinateur tel que mentionné ci-dessus.The invention also relates to information or recording media readable by a computer, and comprising instructions of the computer program as mentioned above.

Les supports d'information ou d’enregistrement peuvent être n'importe quelle entité ou dispositif capable de stocker les programmes. Par exemple, les supports peuvent comporter un moyen de stockage, tel qu'une ROM, par exemple un CD ROM ou une ROM de circuit microélectronique, ou encore un moyen d'enregistrement magnétique, par exemple une disquette (floppy disc) ou un disque dur, ou une mémoire flash.Information or recording media can be any entity or device capable of storing programs. For example, the media may comprise a storage medium, such as a ROM, for example a CD ROM or a microelectronic circuit ROM, or even a magnetic recording medium, for example a floppy disk or a disk. hard, or flash memory.

D'autre part, les supports d'information ou d’enregistrement peuvent être des supports transmissibles tels qu'un signal électrique ou optique, qui peut être acheminé via un câble électrique ou optique, par lien radio, par lien optique sans fil ou par d'autres moyens.On the other hand, the information or recording media can be transmissible media such as an electrical or optical signal, which can be routed via an electrical or optical cable, by radio link, by wireless optical link or by other ways.

Le programme selon l'invention peut être en particulier téléchargé sur un réseau de type Internet.The program according to the invention can in particular be downloaded from an Internet-type network.

Alternativement, chaque support d'informations ou d’enregistrement peut être un circuit intégré dans lequel le programme est incorporé, le circuit étant adapté pour exécuter ou pour être utilisé dans l'exécution du procédé d’accès selon l’invention.Alternatively, each information or recording medium may be an integrated circuit in which the program is incorporated, the circuit being adapted to execute or to be used in the execution of the access method according to the invention.

D’autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description faite ci-dessous, en référence aux dessins annexés qui en illustrent un exemple de réalisation dépourvu de tout caractère limitatif. Sur les figures:
La figure 1, déjà décrite, est un organigramme représentant des étapes d’une phase de découverte et de sélection d’un dispositif relais de l’art antérieur;
La figure 2 illustre une architecture d'un réseau d'accès cellulaire dans lequel un procédé d'accès conforme à l'invention est mis en œuvre selon un mode de réalisation de l'invention;
La figure 3 est un organigramme représentant des étapes d’un procédé d'accès conformément à un mode de réalisation de l’invention ;
La figure 4 illustre des probabilités de sélection de la durée d’attente des dispositifs candidats conformes à un mode de réalisation l'invention pour constituer des dispositifs relais;
La figure 5 illustre une évolution de la probabilité de découverte d'un dispositif candidat en fonction de la densité de dispositifs candidats dans une zone de découverte, selon un exemple de réalisationde l'invention;
La figure 6 illustre une évolution du nombre moyen d'intervalles de réponse utilisés dans le processus de contention en fonction de la densité de dispositifs candidats dans une zone de découverte, selon un exemple de réalisationde l'invention;
La figure 7 illustre une fonction PDF (Probability Density Function) de la distance entre un dispositif source et un dispositif relais, selon un exemple de réalisationde l'invention ;
La figure 8 illustre l'impact d'un paramètre b d'une fonction géométrique tronquée sur la probabilité de découverte de dispositifs candidats, selon un exemple de réalisation de l'invention;
La figure 9 illustre l'impact d'un paramètre b d'une fonction géométrique tronquée sur le nombre moyen d'intervalles utilisés dans le processus de contention, selon un exemple de réalisation de l'invention;
La figure 10 illustre l'impact d'un paramètre b d'une fonction géométrique tronquée sur la fonction PDF de la distance entre les dispositifs source et relais, selon un exemple de réalisation de l'invention;
La figure 11 illustre l'évolution de la consommation énergétique totale d'un dispositif source en fonction de la densité des dispositifs candidats présents dans une zone de découverte, selon un exemple de réalisation de l'invention;
La figure 12 illustre l'évolution de la valeur optimale du paramètre b en fonction de la densité des dispositifs candidats dans la zone de découverte, selon un exemple de réalisation de l'invention;
La figure 13 illustre une architecture fonctionnelle d’un dispositif candidat, conforme à l’invention, selon un mode de réalisation;
La figure 14 illustre l’architecture matérielle d’un dispositif candidat selon un mode de réalisation de l’invention.
Description détaillée des modes de réalisation
Other characteristics and advantages of the present invention will emerge from the description given below, with reference to the appended drawings which illustrate an exemplary embodiment thereof which is devoid of any limiting character. In the figures:
FIG. 1, already described, is a flowchart representing the steps of a discovery and selection phase of a prior art relay device;
FIG. 2 illustrates an architecture of a cellular access network in which an access method according to the invention is implemented according to an embodiment of the invention;
FIG. 3 is a flowchart representing the steps of an access method according to one embodiment of the invention;
FIG. 4 illustrates selection probabilities of the waiting time of candidate devices in accordance with one embodiment of the invention to constitute relay devices;
FIG. 5 illustrates an evolution of the probability of discovery of a candidate device as a function of the density of candidate devices in a discovery zone, according to an exemplary embodiment of the invention;
FIG. 6 illustrates an evolution of the average number of response intervals used in the contention process as a function of the density of candidate devices in a discovery zone, according to an exemplary embodiment of the invention;
FIG. 7 illustrates a PDF function (Probability Density Function) of the distance between a source device and a relay device, according to an exemplary embodiment of the invention;
FIG. 8 illustrates the impact of a parameter b of a truncated geometric function on the probability of discovery of candidate devices, according to an example embodiment of the invention;
FIG. 9 illustrates the impact of a parameter b of a truncated geometric function on the average number of intervals used in the contention process, according to an example embodiment of the invention;
FIG. 10 illustrates the impact of a parameter b of a truncated geometric function on the PDF function of the distance between the source and relay devices, according to an example embodiment of the invention;
FIG. 11 illustrates the evolution of the total energy consumption of a source device as a function of the density of the candidate devices present in a discovery zone, according to an example embodiment of the invention;
FIG. 12 illustrates the evolution of the optimal value of parameter b as a function of the density of candidate devices in the discovery zone, according to an exemplary embodiment of the invention;
FIG. 13 illustrates a functional architecture of a candidate device, in accordance with the invention, according to one embodiment;
Figure 14 illustrates the hardware architecture of a candidate device according to one embodiment of the invention.
Detailed Description of Embodiments

Lafigure 2illustre une architecture d'un réseau d'accès cellulaire NET dans lequel un procédé d'accès conforme à l'invention est mis en œuvre selon un mode de réalisation de l'invention. FIG. 2 illustrates an architecture of a cellular access network NET in which an access method in accordance with the invention is implemented according to one embodiment of the invention.

Dans ce mode de réalisation, le réseau NET est de type 4G (4ème génération). Le réseau NET comporte un point d'accès BS à ce réseau, qui est une station de base, par exemple de type eNodeB évoluée. Plusieurs terminaux UE (pour "User Equipment" en anglais) et objets connectés MTD (pour "Machine-Type Device" en anglais) sont connectés au réseau, sous la couverture du point d'accès BS. Certains dispositifs MTD sont connectés directement au point d'accès BS. D'autres dispositifs MTD se connectent au point d'accès BS via des dispositifs relais formés par des terminaux UE qui supportent le relayage de type D2D.In this embodiment, the NET network is of the 4G (4th generation) type. The network NET includes an access point BS to this network, which is a base station, for example of the advanced eNodeB type. Several terminals UE (for "User Equipment" in English) and connected objects MTD (for "Machine-Type Device" in English) are connected to the network, under the coverage of the access point BS. Some MTD devices are directly connected to the BS access point. Other devices MTD connect to the access point BS via relay devices formed by terminals UE which support D2D type relaying.

Dans le mode décrit ici, les dispositifs terminaux UE et les dispositifs objets connectés MTD forment deux systèmes homogènes indépendants de distribution Poissonnière dans le réseau NET, de type H-PPP (pour "Homogenous Poisson Point Process" en anglais). Les densités respectives des dispositifs UE et des dispositifs MTD sont notés par λu et λm.In the mode described here, the terminal devices UE and the connected object devices MTD form two homogeneous independent Poissonnière distribution systems in the network NET, of the H-PPP type (for “Homogenous Poisson Point Process”). The respective densities of the UE devices and of the MTD devices are denoted by λu and λm.

Nous supposons que le point d'accès BS alloue des fréquences spécifiques au relayage D2D (entre des dispositifs MTD et des dispositifs relais UE), et qui n'interfèrent pas avec les fréquences utilisées pour la communication cellulaire directe entre des dispositifs du réseau NET (UE et même MTD) et le point d'accès BS.We assume that the BS access point allocates frequencies specific to D2D relaying (between MTD devices and UE relay devices), and which do not interfere with the frequencies used for direct cellular communication between devices in the NET network ( UE and even MTD) and the access point BS.

Lafigure 3est un organigramme représentant les différentes étapes du procédé d'accès, mis en œuvre par un dispositif UE, conformément à un mode de réalisation de l'invention. Le dispositif UE mettant en œuvre le procédé d'accès conforme à l'invention est susceptible d'être sélectionné par un dispositif de type objet connecté MTD, dit dispositif source. Si le dispositif candidat UE est sélectionné, il forme un dispositif relais pour le dispositif source MTD et relaie des données entre ce dispositif source MTD et le point d'accès BS dans le sens montant et/ou dans le sens descendant. FIG. 3 is a flowchart representing the different steps of the access method, implemented by a UE device, in accordance with one embodiment of the invention. The device UE implementing the access method in accordance with the invention is capable of being selected by a device of the connected object type MTD, called the source device. If the candidate device UE is selected, it forms a relay device for the source device MTD and relays data between this source device MTD and the access point BS in the uplink direction and/or in the downlink direction.

L'organigramme de la figure 3 représente des étapes E10 à E60 du procédé d'accès selon l'invention, et des étapes F10 à F70 d'un procédé conforme à l'état de la technique, de découverte et sélection d'un dispositif relais, mis en œuvre par un dispositif source MTD.The flowchart of FIG. 3 represents steps E10 to E60 of the access method according to the invention, and steps F10 to F70 of a method according to the state of the art, for discovery and selection of a device relay, implemented by a source device MTD.

Au cours d'une étape F10, le dispositif source MTD se connecte et se synchronise avec le point d'accès BS. Le dispositif source MTD mesure l'affaiblissement de propagation Lm,b entre lui et le point d'accès BS.During a step F10, the source device MTD connects and synchronizes with the access point BS. The source device MTD measures the propagation loss Lm,b between itself and the access point BS.

Nous supposons ici que cet affaiblissement de propagation dépasse un certain seuil en dessous duquel le dispositif source MTD détermine que sa connexion avec le point d'accès BS est de mauvaise qualité. Le dispositif source MTD diffuse, au cours d'une étape F20, un paquet comportant une requête RR de demande de relais sur un canal dédié à la synchronisation du relayage D2D, ce canal étant partagé entre plusieurs dispositifs du réseau d'accès cellulaire NET.We assume here that this propagation loss exceeds a certain threshold below which the source device MTD determines that its connection with the access point BS is of poor quality. The source device MTD broadcasts, during a step F20, a packet comprising a relay request request RR on a channel dedicated to the synchronization of D2D relaying, this channel being shared between several devices of the cellular access network NET.

Dans le mode décrit ici la requête RR comporte un identifiant ID du dispositif source MTD.In the mode described here, the request RR includes an identifier ID of the source device MTD.

Au cours d'une étape F30, le dispositif source MTD bascule
d'un état émetteur, défini sur le canal partagé, à un état récepteur et attend une réponse à sa requête RR.
During a step F30, the source device MTD switches
from a sender state, defined on the shared channel, to a receiver state and waits for a response to its RR request.

Au cours d'une étape E10 du procédé d'accès selon l'invention, le dispositif candidat UE reçoit la requête RR et enregistre dans sa mémoire l'identifiant ID du dispositif source MTD.During a step E10 of the access method according to the invention, the candidate device UE receives the request RR and stores in its memory the identifier ID of the source device MTD.

Au cours d'une étape E20, le dispositif candidat UE obtient, à partir d'une puissance reçue de la requête RR, un affaiblissement de propagation Lm,u sur le canal de connexion entre lui et le dispositif source MTD. Pour mesurer Lm,u, le dispositif candidat UE compare la puissance de réception de la requête RR avec la puissance d'émission de celle-ci par le dispositif source MTD, la puissance d'émission pouvant être définie dans la requête RR ou connue dans le réseau à partir d'une donnée de configuration obtenue du point d'accès BS.During a step E20, the candidate device UE obtains, from a power received from the request RR, a propagation loss Lm,u on the connection channel between itself and the source device MTD. To measure Lm,u, the candidate device UE compares the power of reception of the request RR with the power of transmission of the latter by the source device MTD, the power of transmission possibly being defined in the request RR or known in the network from configuration data obtained from the access point BS.

Au cours de l'étape E20, le dispositif candidat UE obtient une valeur seuil Lth décisive pour que le dispositif candidat réponde ou non à la requête RR. La valeur seuil Lth peut être comprise dans la requête RR ou être obtenue à partir d'une donnée de configuration reçue du point d'accès BS. Dans le mode décrit ici, la valeur seuil Lth est une valeur maximale d'affaiblissement de propagation qu'il ne faut pas dépasser pour pouvoir répondre à la requête RR. Cette valeur Lth correspond à une distance seuil Rd définissant un rayon d'une zone de découverte de dispositifs candidats centrée sur le dispositif source MTD.During step E20, the candidate device UE obtains a decisive threshold value Lth for the candidate device to respond or not to the request RR. The threshold value Lth can be included in the request RR or be obtained from configuration data received from the access point BS. In the mode described here, the threshold value Lth is a maximum propagation loss value that must not be exceeded in order to be able to respond to the request RR. This value Lth corresponds to a threshold distance Rd defining a radius of a candidate device discovery zone centered on the source device MTD.

Seuls les dispositifs candidats situés dans cette zone de découverte de rayon Rd peuvent ainsi répondre à la requête de demande de relais RR.Only the candidate devices situated in this discovery zone of radius Rd can thus respond to the relay request request RR.

Le dispositif candidat UE compare au cours de l'étape E20 l’affaiblissement de propagation Lm,u avec l’affaiblissement de propagation seuil Lth.The candidate device UE compares during step E20 the propagation loss Lm,u with the threshold propagation loss Lth.

Dans le mode décrit ici, la valeur seuil correspond à un affaiblissement de propagation. Alternativement, la valeur seuil peut correspondre à une puissance seuil minimale de réception de la requête RR. Le dispositif candidat UE ne répond à la requête RR que si la puissance reçue est supérieure ou égale à la puissance seuil. Alternativement, la valeur seuil peut correspondre à une distance (par exemple en mètres). Le dispositif candidat ne répond à la requête RR que si la distance qui le sépare du dispositif source MTD est inférieure ou égale à la distance seuil.In the mode described here, the threshold value corresponds to a path loss. Alternatively, the threshold value may correspond to a minimum threshold power of reception of the request RR. The candidate device UE responds to the request RR only if the power received is greater than or equal to the threshold power. Alternatively, the threshold value can correspond to a distance (for example in meters). The candidate device responds to the request RR only if the distance which separates it from the source device MTD is less than or equal to the threshold distance.

Nous supposons ici, que l’affaiblissement de propagation Lm,u sur le canal de connexion entre les dispositifs source MTD et candidat UE est inférieur à la valeur seuil Lth. Le dispositif candidat UE est donc éligible pour répondre à la requête RR et éventuellement être sélectionné pour jouer le rôle d'un dispositif relais.We assume here that the propagation loss Lm,u on the connection channel between the source devices MTD and candidate UE is lower than the threshold value Lth. The candidate device UE is therefore eligible to respond to the request RR and possibly be selected to play the role of a relay device.

Au cours d'une étape E25, le dispositif candidat UE obtient une taille W d'une fenêtre de contention durant laquelle le dispositif source MTD est apte à recevoir des messages de candidature en réponse à sa requête RR. La taille W peut être comprise dans la requête RR ou obtenue à partir d'une information de configuration reçue en provenance du point d'accès BS.During a step E25, the candidate device UE obtains a size W of a contention window during which the source device MTD is able to receive candidate messages in response to its request RR. The size W can be included in the request RR or obtained from configuration information received from the access point BS.

Au cours d'une étape E30, le dispositif candidat obtient une durée d’attente aléatoire définissant un intervalle de réponse dans la fenêtre de contention. Un numéro s de l'intervalle de réponse est compris entre 1 et la taille W inclus. Chaque numéro s a une probabilité ρ d'être choisi. La durée d’attente est obtenue par une loi mathématique configurée pour attribuer une durée d’attente plus courte pour une puissance reçue de la requête RR plus élevée.During a step E30, the candidate device obtains a random waiting time defining a response interval in the contention window. A response interval number s is between 1 and size W inclusive. Each number s has a probability ρ of being chosen. The wait time is obtained by a mathematical law configured to assign a shorter wait time for a higher received power of the RR request.

Dans le mode décrit ici, la loi mathématique est une loi géométrique tronquée, la probabilité pour qu'un numéro s dudit intervalle de réponse dans ladite fenêtre de contention soit choisi par un dispositif candidat étant définie par l’équation (1) déjà citée.

où r désigne la distance entre le dispositif source MTD et le dispositif candidat UE obtenue à partir de la puissance reçue de la requête RR (ou de l'affaiblissement de propagation Lm,u), Rd désigne la distance correspondant à la valeur seuil, et le paramètre b est une constante comprise entre 0 et 1 exclus.
In the mode described here, the mathematical law is a truncated geometric law, the probability that a number s of said response interval in said contention window is chosen by a candidate device being defined by equation (1) already cited.

where r denotes the distance between the source device MTD and the candidate device UE obtained from the received power of the request RR (or the propagation loss Lm,u), Rd denotes the distance corresponding to the threshold value, and the parameter b is a constant between 0 and 1 excluded.

D'autres lois mathématiques favorisant les dispositifs les plus proches du dispositif source MTD peuvent être envisagées.Other mathematical laws favoring the devices closest to the source device MTD can be considered.

Au cours d'une étape E40, la durée d'attente expire, le dispositif candidat écoute le canal partagé, et si le canal est libre à l’expiration de la durée d’attente, le dispositif candidat UE envoie au dispositif source MTD dans ledit canal, en réponse à la requête RR et dans l'intervalle de réponse numéro s, un message de candidature RC indiquant que le dispositif candidat UE peut constituer un dispositif relais.During a step E40, the waiting period expires, the candidate device listens to the shared channel, and if the channel is free at the end of the waiting period, the candidate device UE sends to the source device MTD in said channel, in response to the request RR and in the response interval number s, an application message RC indicating that the candidate device UE can constitute a relay device.

Le dispositif source MTD reçoit le message de candidature RC au cours d'une étape F40. En effet, le dispositif source MTD vérifie à chaque intervalle de réponse dans la fenêtre de contention s'il reçoit un message de candidature. S'il ne reçoit rien, il incrémente au cours d'une étape F50 un compteur des intervalles déjà passés dans la fenêtre de contention et continue à attendre (F30) la réception d'une réponse à sa requête RR. Le premier dispositif candidat qui transmet un message RC sans collision gagne le processus de contention et est sélectionné comme dispositif relais.The source device MTD receives the application message RC during a step F40. Indeed, the source device MTD checks at each response interval in the contention window whether it receives an application message. If it receives nothing, it increments during a step F50 a counter of the intervals already passed in the contention window and continues to wait (F30) for the reception of a response to its request RR. The first candidate device that transmits an RC message without collision wins the contention process and is selected as the relay device.

Nous supposons ici que le dispositif candidat UE sélectionné est le premier qui envoie un message de candidature RC, et que ce message est reçu par le dispositif source MTD sans collision. Le dispositif source MTD sélectionne, au cours d'une étape F60 le dispositif UE pour constituer son dispositif relais, et diffuse un paquet de retour F dans l'intervalle numéro s+1 pour informer le dispositif candidat UE qu'il est sélectionné, et informer les autres dispositifs candidats éventuellement présents dans la zone de découverte que la contention est terminée et qu’il a trouvé et sélectionné son relais. Ainsi, si d'autres dispositifs candidats avaient programmé de répondre à la requête RR dans des intervalles de réponse ultérieurs, ils annulent cette programmation.We assume here that the selected candidate device UE is the first to send an application message RC, and that this message is received by the source device MTD without collision. The source device MTD selects, during a step F60, the device UE to constitute its relay device, and broadcasts a return packet F in the interval number s+1 to inform the candidate device UE that it is selected, and informing the other candidate devices possibly present in the discovery zone that the contention is over and that it has found and selected its relay. Thus, if other candidate devices had scheduled to respond to the RR request in subsequent response intervals, they cancel this scheduling.

De plus, le dispositif source MTD annonce dans le paquet de retour F au dispositif candidat sélectionné UE le schéma de codage et/ou de modulation qu'il utilisera pour la transmission de messages à relayer.In addition, the source device MTD announces in the return packet F to the selected candidate device UE the coding and/or modulation scheme that it will use for the transmission of messages to be relayed.

Le dispositif candidat UE reçoit le paquet de retour F au cours d'une étape E50. Dans cet exemple, le dispositif candidat UE apprend qu'il est sélectionné, il attend alors de recevoir des messages à relayer pour le dispositif source MTD.The candidate device UE receives the return packet F during a step E50. In this example, the candidate device UE learns that it is selected, it then waits to receive messages to be relayed for the source device MTD.

Au cours d'une étape F65, le dispositif source MTD envoie ses messages à relayer au dispositif relais UE. +Ce dernier les reçoit au cours d'une étape E60, accuse leur réception, puis les relaient vers le point d'accès BS en insérant l'identifiant ID du dispositif source MTD. Le dispositif source MTD reçoit l'accusé de réception de ses messages par le dispositif relais au cours d'une étape F70.During a step F65, the source device MTD sends its messages to be relayed to the relay device UE. +The latter receives them during a step E60, acknowledges their receipt, then relays them to the access point BS by inserting the identifier ID of the source device MTD. The source device MTD receives the acknowledgment of receipt of its messages by the relay device during a step F70.

Dans un autre exemple, le dispositif source MTD ne reçoit pas de message de candidature et détermine au cours de l'étape F50 que la fenêtre de contention a expiré. Dans ce cas, le dispositif source MTD n'a pas de dispositif relais à sa disposition et il envoie ses messages directement au point d'accès BS (étape F55).In another example, the source device MTD does not receive an application message and determines during step F50 that the contention window has expired. In this case, the source device MTD has no relay device at its disposal and it sends its messages directly to the access point BS (step F55).

Lafigure 4illustre des fonctions de masse PMF (pour "Probability Mass Function" en anglais) de probabilités de sélection de la durée d’attente dans des dispositifs candidats conformes à l'invention pour constituer des dispositifs relais, selon un exemple d'implémentation du procédé d'accès conforme à l'invention. FIG. 4 illustrates PMF (Probability Mass Function) mass functions of probabilities of selection of the waiting time in candidate devices in accordance with the invention to form relay devices, according to an example implementation of the access method according to the invention.

Dans cet exemple, le dispositif source MTD est situé à l’origine d'une zone de découverte de rayon Rd = 300 mètres, quatre dispositifs candidats se situent dans cette zone de découverte: UE-1, UE-2, UE3, et UE-4 qui sont respectivement situés à 30, 120, 210, et 300 mètres du dispositif source MTD. Dans cet exemple, la valeur du paramètre b est égale à 0.6 et la taille W de la fenêtre de contention est égale à 8 intervalles de réponse.In this example, the source device MTD is located at the origin of a discovery zone of radius Rd = 300 meters, four candidate devices are located in this discovery zone: UE-1, UE-2, UE3, and UE -4 which are respectively located at 30, 120, 210, and 300 meters from the source device MTD. In this example, the value of parameter b is equal to 0.6 and the size W of the contention window is equal to 8 response intervals.

La figure 4 montre que le dispositif candidat UE-1 le plus proche a la probabilité la plus élevée pour répondre au premier intervalle de réponse (s=1), alors que le dispositif candidat UE-4 le plus éloigné a la probabilité la plus basse pour répondre dans ce premier intervalle (s=1) et la probabilité la plus élevée pour répondre dans le dernier intervalle (s=W). Ainsi, le procédé de l'invention permet d'augmenter les chances que le dispositif candidat UE-1 le plus proche soit sélectionné pour constituer le dispositif relais.Figure 4 shows that the closest UE-1 candidate device has the highest probability to respond to the first response interval (s=1), while the farthest UE-4 candidate device has the lowest probability. to answer in this first interval (s=1) and the highest probability to answer in the last interval (s=W). Thus, the method of the invention makes it possible to increase the chances that the closest candidate device UE-1 will be selected to constitute the relay device.

Un modèle analytique et des simulations ont été élaborés pour mettre en évidence les avantages du procédé de l'invention.An analytical model and simulations have been developed to demonstrate the advantages of the method of the invention.

Modèle analytique de la propagation:Analytical model of propagation:

Dans ces simulations, nous avons supposé que tous les dispositifs du réseau ont une puissance de transmission fixe Ptx.Nous modélisons la propagation du signal en tenant compte d’un modèle de masquage logarithmique normal. Ainsi, la puissance reçue Prx est définie par :
[Math 2]
est la distance euclidienne entre l’émetteur et le récepteur, K et α sont respectivement le facteur et l’exposant de l'affaiblissement de propagation, et χ est une variable aléatoire gaussienne d'une variance σ2. Nous supposons que χ est constante pendant la phase de découverte. Nous considérons également que chaque mode de communication (cellulaire directe et D2D) a ses propres valeurs K et α.
In these simulations, we assumed that all devices in the network have a fixed transmit power Ptx. We model the signal propagation considering a normal logarithmic masking model. Thus, the received power Prx is defined by:
[Math 2]
Or is the Euclidean distance between the transmitter and the receiver, K and α are the propagation loss factor and exponent respectively, and χ is a Gaussian random variable with a variance σ 2 . We assume that χ is constant during the discovery phase. We also consider that each communication mode (direct cellular and D2D) has its own K and α values.

Pour simplifier l’analyse, nous utilisons le théorème de déplacement (H. S. Dhillon and J. G. Andrews, “Downlink Rate Distribution in Heterogeneous Cellular Networks under Generalized Cell Selection,” in IEEE Wireless Communications Letters, vol. 3, no. 1, pp. 42-45, February 2014, lemme 1). Ainsi, le modèle initial homogène de distribution Poissonnière H-PPP des dispositifs candidats UE est remplacé par un modèle H-PPP avec une densité sans masquage, mais une distance r modifiée prenant compte du masquage:
[Math 3]
[Math 4]
L'équation (2) peut alors être réécrite : [Math 5]
To simplify the analysis, we use the displacement theorem (HS Dhillon and JG Andrews, “Downlink Rate Distribution in Heterogeneous Cellular Networks under Generalized Cell Selection,” in IEEE Wireless Communications Letters, vol. 3, no. 1, pp. 42 -45, February 2014, lemma 1). Thus, the initial homogeneous H-PPP Poisson distribution model of the UE candidate devices is replaced by an H-PPP model with a density without masking, but a modified distance r taking into account the masking:
[Math 3]
[Math 4]
Equation (2) can then be rewritten: [Math 5]

L'équation (5) est un modèle d'affaiblissement de propagation basé sur la distance. Ce modèle peut être utilisé au cours de l'étape E20 par les dispositifs candidats UE. Dans ce document, l’analyse des performances des communications D2D (canal MTD-UE) est basée sur le modèle de l'équation 5 qui permet d'obtenir un taux d'affaiblissement de propagation PLR en considérant la distance et les effets de masquage dus aux obstacles entre les dispositifs source MTD et candidat UE.Cependant, lorsque nous analysons la performance de la liaison cellulaire directe entre le dispositif source MTD et le point d'accès BS, nous utiliserons la distance euclidienne puisque dans le scenario que nous analysons il n’y a qu’une station de base et il n’est donc pas nécessaire d’utiliser le théorème de déplacement.Equation (5) is a distance-based path loss model. This model can be used during step E20 by the candidate devices UE. In this document, the analysis of the performance of D2D communications (MTD-UE channel) is based on the model of equation 5 which makes it possible to obtain a PLR propagation loss rate by considering the distance and the masking effects. due to the obstacles between source MTD and candidate UE devices. there is only one base station and therefore there is no need to use the displacement theorem.

Modèle analytique de la consommation d'énergieAnalytical model of energy consumption

Afin de calculer la consommation totale d’énergie Em, totaldu dispositif source MTD, nous considérons un modèle basé sur les états énergétiques. Dans ce modèle, le dispositif source MTD peut fonctionner dans l’un des états suivants: actif (émetteur T ou récepteur R), ou en repos I. Chaque état a des exigences constantes en puissance :
[Math 6]
où Pm;T, Pm;Ret Pm;Ireprésentent la consommation d’énergie du dispositif source MTD (consommation d’énergie par unité de temps) aux états T, R et I respectivement, et tm;T, tm;Ret tm;Isont les proportions du temps passé à chacun des états T, R et I.
In order to calculate the total energy consumption E m, total of the source device MTD, we consider a model based on the energy states. In this model, the source device MTD can operate in one of the following states: active (transmitter T or receiver R), or idle I. Each state has constant power requirements:
[Math 6]
where P m;T , P m;R and P m;I represent the power consumption of the source device MTD (power consumption per unit time) at states T, R and I respectively, and t m;T , t m;R and t m;I are the proportions of time spent in each of the states T, R and I.

Modèle analytique pour la zone de découverteAnalytical model for the discovery area

Considérons le modèle modifié du système H-PPP décrit par les équations (3) et (4), un nombre N des dispositifs candidats UE situés à l’intérieur d'une zone de découverte de rayon Rd, a une distribution de Poisson. La probabilité que le nombre N des dispositifs candidats soit égal à n peut être défini par:
[Math 7]
Considering the modified model of the H-PPP system described by equations (3) and (4), a number N of candidate devices UE located inside a discovery zone of radius Rd, has a Poisson distribution. The probability that the number N of candidate devices is equal to n can be defined by:
[Math 7]

Le rayon Rd de la zone de découverte est un paramètre de la phase de découverte. Plus ce rayon est grand, plus le nombre de dispositifs candidats présents dans la zone de découverte est grand, et donc la probabilité de collision entre leurs messages de candidature RC augmente. Plus le rayon Rd est petit, la probabilité de trouver un dispositif candidat dans la zone de découverte est faible.Pour éviter une zone de découverte vide, nous déterminons la valeur seuil minimale de la distance Rd de sorte que la probabilité de trouver au moins un dispositif candidat UE
dans la zone de découverte est supérieure à 98%, ce qui est équivalent à une probabilité de ne trouver aucun dispositif candidat (P(N=0))est inférieure ou égale à 0.02.
The radius Rd of the discovery zone is a parameter of the discovery phase. The greater this radius, the greater the number of candidate devices present in the discovery zone, and therefore the probability of collision between their RC candidate messages increases. The smaller the radius Rd, the probability of finding a candidate device in the discovery area is low.To avoid an empty discovery area, we determine the minimum threshold value of the distance Rd so that the probability of finding at least one EU candidate device
in the discovery zone is greater than 98%, which is equivalent to a probability of finding no candidate device (P(N=0)) less than or equal to 0.02.

Considérons un exemple où la densité des dispositifs candidats λu= 10×10-4UE par mètre carré, le paramètre de masquage σ=8dB, et le paramètre α=4, le rayon Rd permettant d'obtenir une probabilité P(N=0) <=0.2 est supérieur ou égale à 286 mètres.Let us consider an example where the density of the candidate devices λu= 10×10 -4 UE per square meter, the masking parameter σ=8dB, and the parameter α=4, the radius Rd allowing to obtain a probability P(N=0 ) <=0.2 is greater than or equal to 286 meters.

Probabilité de réception de message(s) de candidature RCProbability of receiving RC application message(s)

Dans chaque intervalle de réponse, numéroté s, les dispositifs candidats UE forment un système PPP indépendant. À un intervalle de réponse donné, tous les dispositifs candidats UE situés à une distance r du dispositif source MTD ont la même probabilité ρ(s;r) de transmettre un message de candidature RC, cette probabilité est définie par l'équation (1). Ainsi, les dispositifs candidats forment un système PPP non homogène IPPP (pour "Inhomogeneous PPP" en anglais) centré autour du dispositif source MTD et avec une fonction de densité λ(r) = ρ(s;r) λ'u.In each response interval, numbered s, the candidate devices UE form an independent PPP system. At a given response interval, all candidate devices UE located at a distance r from the source device MTD have the same probability ρ(s;r) of transmitting an application message RC, this probability is defined by equation (1) . Thus, the candidate devices form a non-homogeneous PPP system IPPP (for “Inhomogeneous PPP”) centered around the source device MTD and with a density function λ(r)=ρ(s;r) λ′u.

En utilisant la définition d’un système IPPP, nous pouvons déduire la probabilité de recevoir un nombre n de messages de candidature RC dans les plages horaires:
[Math 8]

où Xs est la mesure d'intensité définie par:
[Math9]
Using the definition of an IPPP system, we can infer the probability of receiving n number of RC application messages within the time slots:
[Math 8]

where Xs is the intensity measure defined by:
[Math9]

Le dispositif source MTD reçoit avec succès un message de candidature RC dans l’intervalle de réponse s si un seul dispositif candidat UE répond dans cet intervalle. La probabilité qu'un seul message de candidature soit reçu (F40) à l'intervalle s est notée par P1(s)= P(N=1).The source device MTD successfully receives an application message RC in the response interval s if only one candidate device UE responds in this interval. The probability that a single application message is received (F40) at interval s is denoted by P 1 (s)=P(N=1).

Puisque dans chaque intervalle de réponse les dispositifs candidats UE forment un système indépendant de type PPP. Ainsi, la probabilité de découverte de relais Pdiscpeut être obtenue comme:
[Math 10]
Since in each response interval the candidate devices UE form an independent system of the PPP type. Thus, the P disc relay discovery probability can be obtained as:
[Math 10]

LaFigure 5montre l'évolution de la probabilité de découverte (de réception de messages de candidature) en fonction de la densité des dispositifs candidats UE dans la zone de découverte pour une fenêtre de contention de taille W égale à 8, 16, ou 32 intervalles, un paramètre de masquage σ=8dB, et un rayon Rd de la zone de découverte de 300 mètres. Dans l'exemple illustré par la figure 5, les dispositifs candidats conformes à l'invention obtiennent leurs durées d'attente par une loi géométrique tronquée dont le paramètre b est égal à 0.6. Figure 5 shows the evolution of the probability of discovery (of receiving application messages) as a function of the density of candidate devices UE in the discovery zone for a contention window of size W equal to 8, 16, or 32 intervals, a masking parameter σ=8dB, and a radius Rd of the discovery zone of 300 meters. In the example illustrated by FIG. 5, the candidate devices in accordance with the invention obtain their waiting times by a truncated geometric law whose parameter b is equal to 0.6.

Sur la figure 5, des courbes obtenues par l'équation analytique (10) et par des simulations numériques sont superposées, ce qui confirme l’exactitude de l'équation (10). La figure 5 montre que lorsque la densité des dispositifs candidats UE augmente, la probabilité de découverte de relais augmente jusqu’à atteindre un maximum puis diminue en raison de collisions entre les messages de candidature. Les effets des collisions diminuent en augmentant la taille W de la fenêtre de collision.In figure 5, curves obtained by the analytical equation (10) and by numerical simulations are superimposed, which confirms the accuracy of the equation (10). Figure 5 shows that as the density of UE candidate devices increases, the relay discovery probability increases until it reaches a maximum and then decreases due to collisions between the candidate messages. The effects of collisions decrease by increasing the size W of the collision window.

Nombre d'intervalles de réponse intervenus dans le processus de contentionNumber of response intervals that occurred in the contention process

Soit S une variable aléatoire discrète qui représente le nombre des intervalles de réponse utilisés dans le processus de contention. Ce processus se termine dès qu’un message de candidature RC est reçu par le dispositif source MTD ou lorsque le nombre maximum d'intervalles W est atteint. Pour S compris entre 1 et W-1, la probabilité que le processus de contention se termine dans un intervalle de réponse numéro s est équivalente à la probabilité d'un échec de réception dans le premier intervalle jusqu'au intervalle numéro (s-1) et une réception réussie à l'intervalle numéro s. Ainsi la probabilité que le nombre des intervalles de réponse utilisés S soit égal à s est définie par:
[Math 11]
Let S be a discrete random variable that represents the number of response intervals used in the contention process. This process ends as soon as an application message RC is received by the source device MTD or when the maximum number of slots W is reached. For S between 1 and W-1, the probability that the contention process terminates in a response interval number s is equivalent to the probability of a reception failure in the first interval until interval number (s-1 ) and successful reception at interval number s. Thus the probability that the number of response intervals used S is equal to s is defined by:
[Math 11]

Le nombre S d'intervalles utilisés dans le processus de contention est égal à la taille W lorsque le premier message de candidature RC est reçu seul au dernier intervalle dans la fenêtre de contention, ou lorsqu’aucun message de candidature n'est reçu, ou n'est reçu seul dans la fenêtre de contention. La probabilité P(S = W) est définie par :
[Math 12]
The number S of intervals used in the contention process is equal to the size W when the first RC application message is received alone at the last interval in the contention window, or when no application message is received, or is received alone in the contention window. The probability P(S = W) is defined by:
[Math 12]

Nous déduisons des équations (11) et (12) le nombre moyen d'intervalles de réponse utilisés dans le processus de contention:
[Math 13]
We derive from equations (11) and (12) the average number of response intervals used in the contention process:
[Math 13]

LaFigure 6montre l'évolution du nombre moyen d'intervalles de réponse utilisés dans le processus de contention en fonction de la densité des dispositifs candidats UE dans la zone de découverte, pour une taille W égale à 8, 16 ou 32 intervalles, un paramètre de masquage σ=8dB, et un rayon Rd de la zone de découverte de 300 mètres. Dans l'exemple illustré par la figure 6, les dispositifs candidats conformes à l'invention obtiennent leurs durées d'attente par une loi géométrique tronquée dont le paramètre b est égal à 0.6. Sur la figure 6, des courbes obtenues par l'équation analytique (13) et par des simulations numériques sont superposées, ce qui confirme l’exactitude de l'équation (13). La figure 6 montre que plus la densité des dispositifs candidats UE est faible, plus le dispositif source MTD attend longtemps pour recevoir un message de candidature. Par ailleurs, lorsque la densité des dispositifs candidats UE augmente, le nombre d'intervalles utilisés diminue jusqu'à atteindre une valeur minimale, puis il augmente à cause de l’augmentation du nombre de collisions. Figure 6 shows the evolution of the average number of response slots used in the contention process as a function of the density of candidate devices UE in the discovery zone, for a size W equal to 8, 16 or 32 slots, a masking parameter σ=8dB, and a radius Rd of the discovery zone of 300 meters. In the example illustrated by FIG. 6, the candidate devices in accordance with the invention obtain their waiting times by a truncated geometric law whose parameter b is equal to 0.6. In FIG. 6, curves obtained by analytical equation (13) and by numerical simulations are superimposed, which confirms the accuracy of equation (13). Figure 6 shows that the lower the density of candidate devices UE, the longer the source device MTD waits to receive a candidate message. On the other hand, when the density of candidate devices UE increases, the number of slots used decreases until it reaches a minimum value, then it increases due to the increase in the number of collisions.

Distribution de la distance entre le dispositif source MTD et le dispositif candidat sélectionnéDistribution of the distance between the MTD source device and the selected candidate device

La distance entre le dispositif source MTD et le dispositif relais est un paramètre important qui permet d’adapter le schéma de modulation et de codage MCS (pour "Modulation and Coding Schema" en anglais) en phase de transmission de messages à relayer. Notons par R la distance entre
le dispositif source MTD et le dispositif relais UE, la fonction de distribution cumulative de R peut être définie par:
[Math 14]

où la distance r est compris entre 0 et le rayon Rd inclus, P(S = s) est la probabilité qu’un message de candidature RC soit reçu avec succès dans l'intervalle de réponse s, et P(R<r|s) est la probabilité que le dispositif relais sélectionné est situé à l’intérieur d’un disque de rayon r étant donné qu’un message de candidature RC soit reçu avec succès dans l'intervalle de réponse s. Cette probabilité peut être définie par:
[Math 15]
The distance between the source device MTD and the relay device is an important parameter which makes it possible to adapt the modulation and coding scheme MCS (for “Modulation and Coding Schema”) in the transmission phase of messages to be relayed. Let us denote by R the distance between
the source device MTD and the relay device UE, the cumulative distribution function of R can be defined by:
[Math 14]

where the distance r is between 0 and the radius Rd inclusive, P(S = s) is the probability that an RC application message will be successfully received within the response interval s, and P(R<r|s ) is the probability that the selected relay device is located inside a disk of radius r given that an RC application message is successfully received within the response interval s. This probability can be defined by:
[Math 15]

Par différentiation à partir de l'équation (14), la fonction de densité PDF de la distance entre le dispositif source MTD et le dispositif candidat UE sélectionné en tant que dispositif relais est définie par:
[Math 16]
By differentiation from equation (14), the density function PDF of the distance between the source device MTD and the candidate device UE selected as the relay device is defined by:
[Math 16]

Lafigure 7illustre l'évolution de la fonction PDF de la distance entre le dispositif source MTD et le dispositif relais, pour une densité de dispositifs candidats λu = 100 x 10-6dispositifs par m2, un rayon de la zone de découverte Rd = 300, un masquage de dB = 8 dB, et une taille W = 8, 16 ou 32 intervalles. Dans l'exemple illustré par la figure 7, les dispositifs candidats conformes à l'invention obtiennent leurs durées d'attente par une loi géométrique tronquée dont le paramètre b est égal à 0.6. Figure 7 illustrates the evolution of the PDF function of the distance between the source device MTD and the relay device, for a density of candidate devices λu = 100 x 10 -6 devices per m 2 , a radius of the discovery zone Rd = 300, masking dB = 8 dB, and size W = 8, 16 or 32 intervals. In the example illustrated by FIG. 7, the candidate devices in accordance with the invention obtain their waiting times by a truncated geometric law whose parameter b is equal to 0.6.

Impact du paramètre b dans un mode de réalisation d'utilisation de la loi géométrique tronquéeImpact of parameter b in an embodiment of use of the truncated geometric law

Lesfigures 8, 9 et 10illustrent l'impact du paramètre b sur la probabilité de découverte, le nombre moyen d'intervalles utilisés dans le processus de contention, et la fonction PDF de la distance entre les dispositifs source et relais, respectivement. Figures 8, 9, and 10 illustrate the impact of parameter b on the discovery probability, the average number of intervals used in the contention process, and the PDF function of the distance between the source and relay devices, respectively.

Dans l'exemple de mise en œuvre du procédé de l'invention, illustré par les figures 8, 9 et 10, le rayon de la zone de découverte Rd est fixé à 300 mètres et la taille W de la fenêtre de contention est fixée à 16 intervalles. Le paramètre de masquage est égal à 8 dB. le paramètre b prend les valeurs de 0.2, 0.4, 0.6 et 0.8. Lorsque le paramètre b tend vers 1, la valeur de la durée d’attente gr tend aussi vers 1 et la probabilité de sélectionner un intervalle de réponse donné ne dépend plus de la distance r. Dans ce cas, la probabilité d’obtention d’un intervalle de réponse est équivalente pour tous les intervalles dans la taille de la fenêtre de contention, soit une probabilité régie par une loi aléatoire uniforme et égale à 1/W, W désignant la taille de la fenêtre de contention.In the exemplary implementation of the method of the invention, illustrated by FIGS. 8, 9 and 10, the radius of the discovery zone Rd is fixed at 300 meters and the size W of the contention window is fixed at 16 intervals. The masking parameter is equal to 8 dB. the parameter b takes the values of 0.2, 0.4, 0.6 and 0.8. When the parameter b tends to 1, the value of the waiting time gr also tends to 1 and the probability of selecting a given response interval no longer depends on the distance r. In this case, the probability of obtaining a response interval is equivalent for all the intervals in the size of the contention window, i.e. a probability governed by a uniform random law and equal to 1/W, W denoting the size of the contention window.

Modèle analytique de la consommation en énergie du dispositif source MTDAnalytical model of the energy consumption of the source device BAT

Le dispositif source MTD est en état d'émission T lorsqu’il transmet la requête RR (étape F20) ou le message de retour F (étape F60), alors qu’il est en état de réception R pendant le processus de contention. La consommation moyenne d’énergie pendant la phase de découverte est définie par: [Math 17]

où Ts est la durée d'un intervalle de réponse.
The source device MTD is in the transmission state T when it transmits the request RR (step F20) or the return message F (step F60), while it is in the reception state R during the contention process. The average energy consumption during the discovery phase is defined by: [Math 17]

where Ts is the duration of a response interval.

Le dispositif source MTD transmet ses messages au dispositif relais sélectionné (communication D2D), ou directement au point d'accès BS si aucun dispositif candidat UE n'a été trouvé ou sélectionné. La consommation moyenne d’énergie du dispositif source MTD pendant la phase de transmission des messages peut être calculée par:
[Math 18]

où Pdisc désigne la probabilité de découverte, désigne la consommation énergétique moyenne en communication D2D, et désigne la consommation énergétique moyenne en communication directe avec le point d'accès BS.
The source device MTD transmits its messages to the selected relay device (D2D communication), or directly to the access point BS if no candidate device UE has been found or selected. The average power consumption of the MTD source device during the message transmission phase can be calculated by:
[Math 18]

where Pdisc denotes the probability of discovery, denotes the average energy consumption in D2D communication, and designates the average energy consumption in direct communication with the access point BS.

La consommation moyenne d’énergie de la communication D2D est définie par:
[Math 19]
où Pm,Tdésigne une puissance constante d'émission par le dispositif source MTD,
D désigne la taille de messages émis par le dispositif MTD,
Beffajuste l'efficacité de la bande passante dans le réseau NET,
Ѳeffajuste l'efficacité d'un rapport signal sur bruit SNR dans le réseau NET,
Bw désigne la bande passante de transmission,
N0désigne la densité spectrale de la puissance de bruit,
r est la distance (modifiée) entre le dispositif source MTD et le dispositif relais, et
Kd et αd désignent respectivement le facteur et l'exposant de l'affaiblissement de propagation pour les communications D2D.
The average power consumption of D2D communication is defined by:
[Math 19]
where P m,T designates a constant power of transmission by the source device MTD,
D designates the size of messages sent by the MTD device,
B eff adjusts the bandwidth efficiency in the NET network,
Ѳ eff adjusts the efficiency of a signal-to-noise ratio SNR in the NET network,
Bw denotes the transmission bandwidth,
N 0 denotes the noise power spectral density,
r is the (modified) distance between the source device MTD and the relay device, and
Kd and αd denote the propagation loss factor and exponent respectively for D2D communications.

Nous étudions la réduction de la consommation en énergie du dispositif source MTD, grâce au procédé de l'invention, selon un mode de réalisation dans lequel les dispositifs candidats utilisent (étape E30) une loi géométrique tronquée d'un paramètre b.We study the reduction of the energy consumption of the source device MTD, thanks to the method of the invention, according to an embodiment in which the candidate devices use (step E30) a geometric law truncated by a parameter b.

Comme déjà montré, le paramètre b impacte la probabilité de découverte, le nombre d'intervalles de réponse utilisés dans le processus de contention, et la fonction de distribution PDF de la distance entre les dispositifs source MTD, et relais sélectionnés. Tous ces facteurs affectent l’énergie consommée par le dispositif source MTD.As already shown, parameter b impacts the discovery probability, the number of response intervals used in the contention process, and the PDF distribution function of the distance between the source devices MTD, and selected relays. All these factors affect the energy consumed by the source device MTD.

LaFigure 11illustre l'évolution de la consommation énergétique totale (en phase de découverte et en phase de transmission de messages) du dispositif source MTD en fonction de la densité des dispositifs candidats dans la zone de découverte, selon un exemple dans lequel la taille D des messages émis par le dispositif source MTD est égale à 200 octets, le rayon Rd de la zone de découverte est de 300 mètres, le paramètre de masquage α=8dB, la taille W de la fenêtre de contention est égale à 16 intervalles, la distance entre le dispositif source MTD et le point d'accès BS est de 1000 mètres, et le paramètre b varie de 0.4 à 1 avec un pas de 0.2. Figure 11 illustrates the evolution of the total energy consumption (in the discovery phase and in the message transmission phase) of the source device MTD according to the density of the candidate devices in the discovery zone, according to an example in which the size D of the messages transmitted by the source device MTD is equal to 200 bytes, the radius Rd of the discovery zone is 300 meters, the masking parameter α=8dB, the size W of the contention window is equal to 16 intervals, the distance between the source device MTD and the access point BS is 1000 meters, and the parameter b varies from 0.4 to 1 with a step of 0.2.

La figure 11 montre que pour une faible densité de dispositifs candidats UE (pour λu < 0.8x10-4dispositifs par m2), le paramètre b n'a pas d'incidence importante sur la consommation d’énergie du dispositif source MTD. Toutefois, lorsque la densité des dispositifs candidats UE augmente, le paramètre b impacte considérablement la consommation en énergie, nous remarquons par exemple une différence significative entre le cas où b = 0.4 et le cas où b = 1. Nous observons également que, pour cet exemple d'implémentation, pour des densités élevées de dispositifs candidats UE (λu > 0.8x10-4dispositifs par m2), la valeur de b = 0.4 est la valeur la plus appropriée pour minimiser la consommation d’énergie du dispositif source MTD.FIG. 11 shows that for a low density of candidate devices UE (for λu < 0.8×10 -4 devices per m2), the parameter b does not have a significant impact on the power consumption of the source device MTD. However, when the density of the candidate devices UE increases, the parameter b considerably impacts the energy consumption, we notice for example a significant difference between the case where b = 0.4 and the case where b = 1. We also observe that, for this example of implementation, for high densities of candidate devices UE (λu > 0.8x10 -4 devices per m2), the value of b = 0.4 is the most appropriate value to minimize the energy consumption of the source device MTD.

Lafigure 12illustre l'évolution de la valeur optimale du paramètre b en fonction de la densité des dispositifs candidats UE dans la zone de découverte, selon un exemple dans lequel la taille D des messages émis par le dispositif source MTD est égale à 200 octets, le rayon Rd de la zone de découverte est de 300 mètres, le paramètre de masquage α=8dB, la taille W de la fenêtre de contention est égale à 16 intervalles, la distance dm,b entre le dispositif source MTD et le point d'accès BS est égale à 250, 500, 750, ou 1000 mètres. FIG. 12 illustrates the evolution of the optimal value of parameter b as a function of the density of candidate devices UE in the discovery zone, according to an example in which the size D of the messages transmitted by the source device MTD is equal to 200 bytes , the radius Rd of the discovery zone is 300 meters, the masking parameter α=8dB, the size W of the contention window is equal to 16 intervals, the distance dm,b between the source device MTD and the point d access BS is equal to 250, 500, 750, or 1000 meters.

Nous avons évalué la consommation en énergie pour un paramètre b qui varie de 0.1 à 1 avec un pas de 0.1, et retenu sur la figure 12 le paramètre b optimal qui permet de réduire au maximum la consommation énergétique du dispositif source MTD. La figure 12 montre que plus la densité des dispositifs candidats UE est faible, plus la valeur optimale du paramètre b est élevée, et vice-versa. Pour chaque densité, il y a une valeur du paramètre b qui minimise la consommation d’énergie.We have evaluated the energy consumption for a parameter b which varies from 0.1 to 1 with a step of 0.1, and retained in figure 12 the optimal parameter b which makes it possible to reduce as much as possible the energy consumption of the source device MTD. Figure 12 shows that the lower the density of candidate devices UE, the higher the optimal value of parameter b, and vice versa. For each density, there is a value of the parameter b which minimizes the energy consumption.

Etant donné que la détermination de la valeur exacte de la densité des dispositifs candidats UE est difficile dans des scénarios réels, il est envisageable d'utiliser une valeur du paramètre b qui couvre la plus grande gamme de densités. Nous considérons que pour des scénarios de réseau d'accès dans une zone urbaine et dans une zone urbaine dense, la densité de dispositifs candidats par mètre carré est respectivement égale à comprise entre 0.2x10-4et 1.2x10-4. La figure 11 montre que la consommation d’énergie du dispositif source MTD est à peu près la même lorsque la densité entre 0.2x10-4et 0.8x10-4. En outre, lorsque cette densité est comprise entre 0.8x10-4et 1.2x10-4, la valeur optimale du paramètre b est égale à 0.4. La valeur du paramètre b peut donc être avantageusement choisie en pratique dans des réseaux d'accès cellulaires dans des zones urbaines ou même urbaines denses.Since determining the exact value of the density of UE candidate devices is difficult in real-world scenarios, it is conceivable to use a value of the parameter b that covers the largest range of densities. We consider that for access network scenarios in an urban area and in a dense urban area, the density of candidate devices per square meter is respectively equal to between 0.2x10 -4 and 1.2x10 -4 . Figure 11 shows that the power consumption of the source device MTD is about the same when the density between 0.2x10 -4 and 0.8x10 -4 . Moreover, when this density is between 0.8x10 -4 and 1.2x10 -4 , the optimal value of the parameter b is equal to 0.4. The value of the parameter b can therefore be advantageously chosen in practice in cellular access networks in urban or even dense urban areas.

Dans un mode de réalisation, la valeur du paramètre b est comprise entre 0.3 et 0.5 pour un réseau d'une densité de dispositifs candidats comprise entre 0.2x10-4et 1.2x10-4dispositifs par mètre carré.In one embodiment, the value of the parameter b is between 0.3 and 0.5 for a network with a density of candidate devices between 0.2×10 -4 and 1.2×10 -4 devices per square meter.

Lafigure 13présente une architecture fonctionnelle, selon un mode de réalisation de l’invention, d’un dispositif de candidature UE, conforme à l’invention. FIG. 13 presents a functional architecture, according to an embodiment of the invention, of a UE candidate device, in accordance with the invention.

Le dispositif candidatUE conforme à l'invention peut communiquer via un canal partagé entre plusieurs dispositifs du réseau pour répondre à la requête RR de demande de relais, le dispositif relais étant destiné à relayer des messages dans le réseau entre un dispositif source MTD et un point d'accès BS dudit réseau.The candidate device UE in accordance with the invention can communicate via a channel shared between several devices of the network to respond to the relay request request RR, the relay device being intended to relay messages in the network between a source device MTD and a point access BS of said network.

Le dispositif candidat UE comporte:
- un module de communication COM configuré pour recevoir (E10), en provenance du dispositif source MTD, la requête RR de demande de relais ;
- un module COM, CONF, d’obtention d'une taille W d'une fenêtre de contention durant laquelle le dispositif source est apte à recevoir des messages de candidature en réponse à sa requête RR ;
- un module COM, CONF, d’obtention d'une valeur seuil Pth, le module de communication COM étant configuré pour n’envoyer un message de candidature que si une puissance reçue de la requête RR est supérieure ou égale à la valeur seuil;
- un module PROC d’obtention d’une durée d’attente aléatoire définissant un intervalle de réponse s dans ladite fenêtre de contention, ce module PROC est configuré pour obtenir la durée d’attente par une loi mathématique configurée pour attribuer une durée d’attente plus courte pour une puissance reçue de la requête RR plus élevée ;
- un compteur à rebours temporel TEMP configuré pour compter la durée d’attente;
- le module de communication étant configuré pour écouter le canal; et pour envoyer dans le canal, s'il est libre à l’expiration de la durée d’attente, en réponse à ladite requête et dans l'intervalle de réponse s, un dit message de candidature RC indiquant que le dispositif candidat UE peut constituer un dispositif relais.
The UE candidate device comprises:
- A communication module COM configured to receive (E10), from the source device MTD, the relay request request RR;
- a module COM, CONF, for obtaining a size W of a contention window during which the source device is able to receive application messages in response to its request RR;
- a module COM, CONF, for obtaining a threshold value Pth, the communication module COM being configured to send an application message only if a power received from the request RR is greater than or equal to the threshold value;
- a PROC module for obtaining a random waiting time defining a response interval s in said contention window, this PROC module is configured to obtain the waiting time by a mathematical law configured to assign a duration of shorter wait for higher RR request received power;
- a temporal countdown counter TEMP configured to count the waiting time;
- the communication module being configured to listen to the channel; and to send in the channel, if it is free at the end of the waiting period, in response to said request and within the response interval s, a said RC application message indicating that the candidate device UE can constitute a relay device.

Dans un mode de réalisation, lorsque la valeur seuil et la taille W de la fenêtre de contention sont obtenus à partir de la requête RR, le module d'obtention de ces paramètres peut être le module de communication. Dans un autre mode, ces modules sont distincts l'un des autres.In one embodiment, when the threshold value and the size W of the contention window are obtained from the request RR, the module for obtaining these parameters can be the communication module. In another mode, these modules are distinct from each other.

Dans les modes de réalisation décrits ici, le dispositif candidat UE conforme à l’invention a l’architecture d’un ordinateur, telle qu’illustrée à lafigure 14. Elle comprend notamment un processeur 7, une mémoire vive 8, une mémoire morte 9, une mémoire flash non volatile 10 dans un mode particulier de réalisation de l’invention, ainsi que des moyens de communication 11. De tels moyens sont connus en soi et ne sont pas décrits plus en détail ici.In the embodiments described here, the candidate device UE according to the invention has the architecture of a computer, as illustrated in FIG . It notably comprises a processor 7, a random access memory 8, a read only memory 9, a non-volatile flash memory 10 in a particular embodiment of the invention, as well as communication means 11. Such means are known per se and are not further described here.

La mémoire morte 9 du dispositif candidat UE selon l’invention constitue un support d’enregistrement conforme à l’invention, lisible par le processeur 7 et sur lequel est enregistré un programme d’ordinateur Prog conforme à l’invention.The read only memory 9 of the candidate device UE according to the invention constitutes a recording medium in accordance with the invention, readable by the processor 7 and on which is recorded a computer program Prog in accordance with the invention.

La mémoire 10 du dispositif candidat UE permet d’enregistrer des variables utilisées pour l’exécution des étapes de l’invention, telles que la valeur seuil (Rd et/ou Lth et/ou une puissance seuil Pth), la requête RR, une puissance PRRde réception de la requête RR, le taux d'affaiblissement de propagation Lm,u sur le canal entre le dispositif source MTD et le dispositif candidat UE, le paramètre b, l'identifiant ID du dispositif MTD, etc.The memory 10 of the candidate device UE makes it possible to record variables used for the execution of the steps of the invention, such as the threshold value (Rd and/or Lth and/or a threshold power Pth), the request RR, a power P RR of reception of the request RR, the propagation attenuation rate Lm,u on the channel between the source device MTD and the candidate device UE, the parameter b, the identifier ID of the device MTD, etc.

Le programme d’ordinateur Prog définit des modules fonctionnels et logiciels, configurés pour accéder au canal partagé et répondre à la requête RR. Ces modules fonctionnels s’appuient sur et/ou commandent les éléments matériels 7-11 du dispositif candidat UE cités précédemment.The computer program Prog defines functional and software modules, configured to access the shared channel and respond to the RR request. These functional modules are based on and/or control the hardware elements 7-11 of the candidate device UE mentioned above.

Claims (9)

Procédé d’accès à un canal partagé entre plusieurs dispositifs d’un réseau d'accès cellulaire (NET), dits «dispositifs candidats» (UE), pour répondre à une requête (RR) de demande de relais, ledit dispositif relais étant destiné à relayer des messages dans ledit réseau entre un dispositif communicant dit "dispositif source" (MTD) et un point d'accès (BS) dudit réseau, le dispositif source (MTD) étant synchronisé avec ledit point d’accès, ledit procédé étant mis en œuvre par un dit dispositif candidat, et comprenantdes étapes de:
- réception (E10) en provenance dudit dispositif source de ladite requête (RR) de demande de relais;
- obtention (E25) d'une taille (W) d'une fenêtre de contention durant laquelle ledit dispositif source est apte à recevoir des messages de candidature en réponse à ladite requête ;
- obtention (E30) d’une durée d’attente aléatoire définissant un intervalle de réponse (s) dans ladite fenêtre de contention ;
- envoi dans ledit canal, en réponse à ladite requête et dans ledit intervalle de réponse (s), d'un dit message de candidature (RC) indiquant que ledit dispositif candidat peut constituer un dispositif relais ;
ledit procédé étant caractérisé en ce qu'il comporte en outre une étape de :
- obtention d'une valeur seuil, ledit message de candidature n’étant envoyé que si une puissance reçue de ladite requête (RR) est supérieure ou égale à ladite valeur seuil ; et en ce que
- ladite durée d’attente est obtenue par une loi mathématique configurée pour produire une durée d’attente plus courte pour une dite puissance reçue plus élevée.
Method for accessing a channel shared between several devices of a cellular access network (NET), called "candidate devices" (UE), to respond to a relay request request (RR), said relay device being intended relaying messages in said network between a communicating device called "source device" (MTD) and an access point (BS) of said network, the source device (MTD) being synchronized with said access point, said method being implemented by a said candidate device, and comprisingsteps of:
- reception (E10) from said source device of said relay request request (RR);
- Obtaining (E25) a size (W) of a contention window during which said source device is able to receive application messages in response to said request;
- obtaining (E30) a random waiting time defining a response interval (s) in said contention window;
- sending in said channel, in response to said request and in said response interval(s), of said application message (RC) indicating that said candidate device can constitute a relay device;
said method being characterized in that it further comprises a step of:
- Obtaining a threshold value, said application message being sent only if a power received from said request (RR) is greater than or equal to said threshold value; and in that
- said waiting time is obtained by a mathematical law configured to produce a shorter waiting time for said higher received power.
Procédé d’accès selon la revendication 1 dans lequel ladite loi est une loi géométrique tronquée, la probabilité pour qu'un numéro s dudit intervalle de réponse dans ladite fenêtre de contention soit choisi par un dispositif candidat étant définie par:

où r désigne la distance entre le dispositif source et le dispositif candidat obtenue à partir de ladite puissance reçue de la requête (RR), Rd désigne une distance correspondant à ladite valeur seuil, et le paramètre b est une constante comprise entre 0 et 1 exclus.
Access method according to claim 1 wherein said law is a truncated geometric law, the probability that a number s of said response interval in said contention window is chosen by a candidate device being defined by:

where r denotes the distance between the source device and the candidate device obtained from said received power of the request (RR), Rd denotes a distance corresponding to said threshold value, and the parameter b is a constant between 0 and 1 excluded .
Procédé d’accès selon la revendication 2 dans lequel ladite requête comporte le paramètre b de ladite loi géométrique tronquée.Access method according to Claim 2, in which the said request comprises the parameter b of the said truncated geometric law. Procédé d’accès selon l'une des revendications 1 à 3 dans lequel au moins un paramètre parmi ladite taille (W) de la fenêtre de contention et ladite valeur seuil (Rd) est compris dans ladite requête (RR).Access method according to one of Claims 1 to 3, in which at least one parameter among said size (W) of the contention window and said threshold value (Rd) is included in said request (RR). Procédé d’accès selon l'une des revendications 1 à 4 dans lequel au moins un paramètre parmi ladite taille (W) de la fenêtre de contention et ladite valeur seuil est reçu dudit point d'accès (BS).Access method according to one of Claims 1 to 4, in which at least one parameter from among said size (W) of the contention window and said threshold value is received from said access point (BS). Procédé d’accès selon l'une des revendications 1 à 5 comportant en outre une étape d’obtention d’un identifiant dudit dispositif source et une étape d’envoi dudit identifiant audit point d’accès avec les messages relayés.Access method according to one of claims 1 to 5 further comprising a step of obtaining an identifier of said source device and a step of sending said identifier to said access point with the relayed messages. Programme d’ordinateur (Prog) comportant des instructions pour l’exécution d’un procédé d’accès selon l’une des revendications 1 à 6 lorsque ledit programme est exécuté par un ordinateur.Computer program (Prog) comprising instructions for the execution of an access method according to one of Claims 1 to 6 when said program is executed by a computer. Support d’enregistrement lisible par un ordinateur sur lequel est enregistré le programme d’ordinateur (Prog) selon la revendication 7.Computer-readable storage medium on which the computer program (Prog) according to Claim 7 is recorded. Dispositif (UE) d’un réseau d'accès cellulaire (NET), dit «dispositif candidat», pouvant communiquer via un canal partagé entre plusieurs dispositifs dudit réseau pour répondre à une requête (RR) de demande de relais, ledit dispositif relais étant destiné à relayer des messages dans ledit réseau entre un dispositif communicant dit "dispositif source" (MTD) et un point d'accès (BS) dudit réseau, le dispositif source (MTD) étant synchronisé avec ledit point d’accès, ledit dispositif candidat comportant:
- un module de communication (COM) configuré pour recevoir, en provenance dudit dispositif source, ladite requête (RR) de demande de relais ;
- un module (COM, CONF) d’obtention d'une taille (W) d'une fenêtre de contention durant laquelle ledit dispositif source est apte à recevoir des messages de candidature en réponse à ladite requête ;
- un module (PROC) d’obtention d’une durée d’attente aléatoire définissant un intervalle de réponse (s) dans ladite fenêtre de contention ;
- ledit module de communication étant configuré pour envoyer dans ledit canal, en réponse à ladite requête et dans ledit intervalle de réponse (s), un dit message de candidature (RC) indiquant que ledit dispositif candidat peut constituer un dispositif relais ;
ledit dispositif candidat étant caractérisé en ce qu'il comporte en outre :
- un module (COM, CONF) d’obtention d'une valeur seuil (Rd), ledit module de communication (COM) étant configuré pour n’envoyer ledit message de candidature que si une puissance reçue de ladite requête (RR) est supérieure ou égale à ladite valeur seuil ; et en ce que
- ledit module (PROC) d’obtention d’une durée d’attente est configuré pour obtenir ladite durée d’attente par une loi mathématique configurée pour produire une durée d’attente plus courte pour une dite puissance reçue plus élevée.
Device (UE) of a cellular access network (NET), called "candidate device", able to communicate via a channel shared between several devices of said network to respond to a relay request request (RR), said relay device being intended to relay messages in said network between a communicating device called "source device" (MTD) and an access point (BS) of said network, the source device (MTD) being synchronized with said access point, said candidate device including:
- a communication module (COM) configured to receive, from said source device, said relay request request (RR);
- a module (COM, CONF) for obtaining a size (W) of a contention window during which said source device is able to receive application messages in response to said request;
- a module (PROC) for obtaining a random waiting time defining a response interval(s) in said contention window;
- said communication module being configured to send in said channel, in response to said request and in said response interval (s), a said application message (RC) indicating that said candidate device can constitute a relay device;
said candidate device being characterized in that it further comprises:
- a module (COM, CONF) for obtaining a threshold value (Rd), said communication module (COM) being configured to send said application message only if a power received from said request (RR) is greater or equal to said threshold value; and in that
- said module (PROC) for obtaining a waiting time is configured to obtain said waiting time by a mathematical law configured to produce a shorter waiting time for said higher received power.
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