WO2003019834A1 - Compresseur, decompresseur, bloc de donnees et procede de gestion de ressources - Google Patents

Compresseur, decompresseur, bloc de donnees et procede de gestion de ressources Download PDF

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WO2003019834A1
WO2003019834A1 PCT/FR2002/002252 FR0202252W WO03019834A1 WO 2003019834 A1 WO2003019834 A1 WO 2003019834A1 FR 0202252 W FR0202252 W FR 0202252W WO 03019834 A1 WO03019834 A1 WO 03019834A1
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Emmanuelle Chevallier
Jean Farineau
Nicolas Chuberre
Original Assignee
Alcatel
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    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/14—Relay systems
    • H04B7/15—Active relay systems
    • H04B7/185—Space-based or airborne stations; Stations for satellite systems
    • H04B7/1853—Satellite systems for providing telephony service to a mobile station, i.e. mobile satellite service
    • H04B7/18539—Arrangements for managing radio, resources, i.e. for establishing or releasing a connection
    • H04B7/18543—Arrangements for managing radio, resources, i.e. for establishing or releasing a connection for adaptation of transmission parameters, e.g. power control
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04J—MULTIPLEX COMMUNICATION
    • H04J3/00—Time-division multiplex systems
    • H04J3/17—Time-division multiplex systems in which the transmission channel allotted to a first user may be taken away and re-allotted to a second user if the first user becomes inactive, e.g. TASI
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L1/00—Arrangements for detecting or preventing errors in the information received
    • H04L1/0001—Systems modifying transmission characteristics according to link quality, e.g. power backoff
    • H04L1/0014—Systems modifying transmission characteristics according to link quality, e.g. power backoff by adapting the source coding

Definitions

  • Compressor Compressor, decompressor, data block and resource management method
  • the field of the invention is that of telecommunications. More specifically, the present invention relates to a data compression device, intended to compress a set of current data input frames of structure defined according to a plurality of time intervals, a first group of time intervals being such that each of 'them is broken down into a plurality of information bits respectively carrying a communication channel.
  • the invention also relates to a data decompression device, a data block comprising a compressed data group, and a method for managing bandwidth resources in a telecommunications system between traffic stations.
  • This system can in particular comprise a telecommunications system with dynamic allocation of resources on demand incorporating a satellite transmission.
  • the satellite channels are resource allocation by time multiplexing (TDMA or English).
  • FIG. 1 represents a data transmission network by satellite of known type.
  • This network notably comprises a satellite 11 and a communications resource management center 10 which communicates by radio link with the satellite 11.
  • Traffic stations 12, 13, comprising terminals operating in TDMA or SCPC mode, also communicate with the satellite 11 and are connected to telephone switching centers 14, 15, public or private, generally called PSTN for a terrestrial network (Public Switching Telephone Network).
  • PSTN 14, 15 is connected to a plurality of subscribers 16, 17.
  • the communications between subscribers 16 and subscribers 17 connected to different traffic stations are established by the management center 10 which dynamically allocates transmission frequencies (in SCPC operating mode) or time intervals of a time frame ( in TDMA operation) according to the connection requests of these subscribers.
  • DAMA Demand Assignment Multiple Access
  • Such an operation is called DAMA ("Demand Assignment Multiple Access" in English) and allows, thanks to this dynamic allocation of resources, to optimize the use of satellite resources.
  • the allocation of satellite resources takes place on demand; when a subscriber requests a call, and if his request can be met, a satellite channel is established between the originating traffic station to which the calling subscriber is connected and an incoming traffic station to which the subscriber is connected. subscriber requested.
  • the management center 10 is also informed of the release of the allocated resources, that is to say at the end of the communication.
  • the center 10 not only ensures the management of satellite frequencies but also the provision of modems at the departure and arrival traffic stations, in order to establish the telephone links.
  • the operation is generally as follows:
  • the management center 10 allocates satellite frequencies when it detects a line seizure by a subscriber 16 or 17, this line seizure being an analog signal (particular frequency) or digital signal (bit or word line signaling signal) transmitted by the subscriber to the management center 10 via the PSTN 12 or 13.
  • the traffic stations 14 and 15 format the signals transmitted by the subscribers to transmit them to the center management 10 via a modem.
  • the frame 20 consists of 32 time intervals of 8 bits each, denoted IT1 to IT32, the first time interval IT1 being dedicated to synchronization and to particular signals, the IT16 time interval carrying the line signaling from the PSTN and the other time intervals being reserved for the transmission of useful data (numbering, speech data, etc.) sent by the subscribers for a sense of transmission.
  • These subscribers are, for example, constituted by simple telephone sets, by private branch exchanges or by a public telephone network.
  • Each frame has a duration of 125 ⁇ s and ensures a communication speed of 2 Mbps.
  • FIG. 3 schematically illustrates part of the infrastructure of a GSM network ("Global System for Mobile communications" in English).
  • the radio subsystem 21 representing the base station system or BSS (for "Base Station System” in English) managing the radio transmitter-receiver relays.
  • a BSS consists of a controller station 22 or BSC (for "Base Station Controller” in English) and one or more cells and therefore one or more base stations 23 or BTS (for "Base Transceiver Station” in English).
  • BSC manages the radio resources of its BTS stations as well as the operations and maintenance functions of the base stations. It independently handles the intercellular transfers of the mobile stations which circulate in its coverage area.
  • the BSC controller has, as illustrated in FIG.
  • two standardized interfaces one called A-bis with the base stations 23 and the other called A-ter connecting the BSC with a center mobile switching 24 or MSC (for "Mobile Switching Center” in English) via a transcoder / rate adaptation unit 25 or TRAU (from English "Transcoder / Rate Adapter Unit”).
  • MSC center mobile switching 24
  • TRAU transcoder / Rate Adapter Unit
  • the purpose of this is to convert speech compressed at 13 kbps into digitized speech at 64 kbps, in order to make the speech channels compatible with the MSC.
  • the MSC-BSC coupling operates at a standard rate of 64 kbps on the MSC side, and at 16 kbps on the BSC side, a rate comprising the rate of compressed speech at 13 kbps plus an overhead consisting of framing and stuffing bits.
  • the interface between the MSC and the TRAU is called interface A; the interface between TRAU and BSC is called the A-ter interface.
  • the TRAU 25 is compatible with the different types of signals transmitted at the A-ter interface, and reduces all these types of signals to 64 kbps. These signals are essentially speech, at 16 kbps at full speed or 8 kbps at half speed, and signaling at 64 kbps or 16 kbps.
  • the MSC is the interface between the BSS radio subsystem and a wired network such as a national public mobile network or PLMN (for "Public Land Mobile Network" in English). The MSC performs all the operations necessary for managing communications with mobile terminals. To obtain radio coverage of a territory, a mobile network switch controls a set of transmitters, which explains the presence in FIG. 3 of several A-ter interfaces with other BSSs.
  • the A-bis interface performing the link between the BTS and the BSC of the system is established via a synchronous interface E1 operating with a framing of the G.703 type (we will speak of E1 frames). A fraction of each frame carries useful data.
  • the satellite extension of a GSM network obtained by satellite offset is established indifferently either at the level of the A-bis interface, or at the level of the interface A-ter, or possibly at the level of interface A.
  • the number of transmission channels used is fixed, essentially depending on the physical configuration of the BSS (number of BTS, number of carriers).
  • the number of transmission channels is fixed, essentially depending on the physical configuration of the BSS (number of BTS, number of carriers).
  • BSS number of BTS, number of carriers
  • the telecommunications system considered for the offset operates in DAMA mode, that is to say that the satellite resources devoted to a given instant for the link depend on the data transmission rate, ie the number of active channels within the frames to be transmitted.
  • the equipment that allows DAMA to operate operates in two different modes:
  • these devices interpret the signaling (SS7 for example) in order to detect the activation of new transmission channels in order to adapt the allocation of transmission resources accordingly (variation of the band allocated for a given link); in this case, the signaling is not standard signaling, and to operate the DAMA according to the signaling conveyed would be complex and would depend on the equipment supplier, the A-bis interface between the BSC and the BTS not being not standardized,
  • these devices have an Ethernet, ATM or even Frame Relay interface.
  • the DAMA process operates in a simpler way, since it is based on the average speed present on the transmission channel to adjust the allocation of transmission resources.
  • the bit rate is invariant, since it is independent of the activity rate of the channels to be transmitted via the satellite, typically equal to 8 x 16 kbps per carrier transmitted by the BTS.
  • This second type of DAMA based on the measurement or detection of rate variations is preferred, because it avoids having to interpret the signaling conveyed on the remote interface to vary the satellite band allocations.
  • an intermediate device is used, called a transcoder.
  • a double necessity is essential for this transcoder: on the one hand, it must be able to extract from synchronous frames the useful data, corresponding to active transmission channels, and these only, then encapsulate them in Ethernet frames, IP packets or ATM cells. These elements are applied to the BSC transmission equipment, which can thus offer the benefit of DAMA.
  • the transcoder must also be able to restore synchronism at the end of the transmission chain, insofar as the process introduced from operations for extracting useful data from synchronous frames and encapsulation completely breaks the sequence of frames original. Consequently, the transcoder must make it possible to reconstruct identically the frames as they were at the source.
  • the E1 frames In order to benefit from the DAMA functionalities offered by the transmission equipment, the E1 frames must be converted into Ethernet frames, into IP packets or into ATM flows.
  • the known transcoders allowing the E1-Ethernet, E1-IP or even E1-ATM adaptation do not compress the E1 frames to be transmitted.
  • the resulting bit rate is constant; these transcoders therefore do not make it possible to reduce the satellite bandwidth as a function of the effective activity of the transmission channels of the GSM network; the reason why these transcoders do not take into account the real activity of the transmitted channels is due to the fact that they constitute physical interface conversion solutions, they do not perform the analysis of the content of the frame.
  • the present invention therefore aims in particular to solve the drawbacks mentioned above, particularly but not limited to, in a transmission system operating in a DAMA type mode. More generally, one of the objectives of the invention is to provide a compression device which makes it possible to optimize the frequency band for the transmission of the data to be transmitted.
  • the subject of the invention is a data compression device, intended to compress a set of current data frames of a data stream, these frames being of structure defined according to a plurality of time intervals, a first group of time intervals being such that each of them is broken down into a plurality of information bits respectively carrying a communication channel, characterized in that said compression device comprises: - means for transmitting a reference pattern comprising the N frames preceding the set of current frames, with N integer greater than or equal to 1, means for analyzing the active or static state of at least one channel included in a window for analyzing current frames, the active state, respectively static, of this channel being assigned to it when the comparison of the content of this channel in the same N bits compared in the N frames of a reference pattern with the corresponding N bits of the N frames of the analysis window shows a variation in content for at least one of the bits, respectively a stability of content for all N bits,
  • the compression device makes it possible to gain significantly in transmission band.
  • This gain in bandwidth can reach 50% depending on the filling rate of the input data frames, that is to say the number of active bits. More particularly, in the context of a satellite telecommunications system between traffic stations operating in a DAMA mode and in which the present compression device according to the invention would be implemented, the gain in bandwidth would be according to the number of stations traffic, as will be explained below.
  • the output stream of the compression device has a variable bit rate which is a function of the number of active bits analyzed.
  • the device according to the invention comprises first means for storing the N frames preceding the current analysis window forming the reference pattern.
  • the device according to the invention comprises second means for storing the current frames forming the analysis window.
  • the analysis window has a length of L * N frames, with L ⁇ 1, so that, for analysis, the bits are grouped in blocks of N bits thus forming L blocks of N bits and in that for each corresponding bit spatially within the L successive blocks, the repetition of the same contents leads to a decision of inactivity of the block of N bits.
  • the device comprises means for identifying frames to provide an identifier specific to each compressed frame.
  • said locating means comprise means for generating a state code significant of the respective states of said bits of the input frames.
  • said analysis means comprise means for comparing the content of the analysis window with that of the reference pattern, means for detecting variation in states as a function of said comparison and means for determining the active or static state of each of the bits, respectively of the blocks of N bits.
  • the determination means comprise third storage means for storing a number L corresponding to the number of blocks of bits of width N to be considered before a block is identified as passing from the state active to that of static.
  • the device according to the invention comprises fourth storage means for storing several blocks of data before proceeding to the transmission.
  • said grouping means comprise a padding data manager, capable of managing data to be transmitted in a complementary manner in the block with respect to the data included in said first group of time intervals.
  • the device according to the invention comprises a plurality of outputs for transmitting the data blocks, each output offering a predetermined bit rate, the device being preprogrammed so as to direct the data blocks to the outputs selectively according to their respective level of flow saturation.
  • the device according to the invention comprises a first output at fixed rate and an output at variable rate capable of receiving the data block.
  • the device according to the invention comprises at least three outputs, a first with fixed flow, a second with fixed flow and which is activated as soon as the flow exceeds the capacity of that offered on the first output, and a third output which is activated instead of the second as soon as the capacity available on the first and second outputs appears in turn insufficient, the alternative activation of the first and second outputs making it possible to increase, respectively to decrease, in predetermined steps the capacity allocated to the link to which the compression device is connected according to current needs.
  • the present invention also relates to a data block comprising a group of data compressed from a set of data frames of structure defined according to a plurality of time intervals, a first group of time intervals being such that each of '' is broken down into a plurality of bits respectively carrying a communication channel, characterized in that the active state, respectively static, of this channel being assigned to it when the comparison of the content of this channel in the N bits compared between the N frames of a reference pattern with the corresponding N bits of the N frames of the analysis window shows a content variation for at least one of the bits, respectively a content stability for all of the N bits, the group of compressed data comprises the content of the active channels of the frames, and in that the block also comprises an identifier specific to the block, and indications of location of the its active bits within the frames.
  • said location indications include a status code representative of the position of said active bits within the frames.
  • the frame identifier is a frame number which is modulo the capacity of frame counting means of a data compression device according to the invention.
  • the data group also includes complementary data to be transmitted in a complementary manner in the block with respect to the data included in said first group of time intervals.
  • said additional data includes so-called padding data capable of enabling a safety margin to be obtained when allocating transmission resources to the link in question, and / or so-called useful data repeating relevant data included in said first group of time intervals.
  • the useful data belong to the group ⁇ header data; identifier of the current frame; indications of location of said active elements in the current frame or status code ⁇ .
  • the group of compressed data is followed in an adjacent manner by a delimitation field marking the end of the group of compressed data.
  • the present invention also relates to a data decompression device, intended to decompress a block of compressed data, said block of data comprising a group of compressed data from a set of current frames of data of structure defined according to a plurality of time intervals, a first group of time intervals being such that each of them is broken down into a plurality of bits respectively carrying a communication channel, characterized in that it comprises fourth means for memorizing a pattern of received reference comprising the N frames preceding the current block of compressed data, N> 1, and it being understood that the active state, respectively static, of this channel being assigned to it when the comparison of the content of this channel in the N bits compared between the N frames of the reference pattern with the corresponding N bits of the N frames of the analysis window shows a variati of content for at least one of the bits, respectively content stability for all of the N bits, the decompression device comprises: - means for detecting indications of location of the active bits of the data group in a block data group, - fifth means for storing said indications of location of the
  • the present invention also relates to a method of managing bandwidth resources in a telecommunications system between traffic stations transmitting data blocks by satellite link, such a data block comprising a group of data compressed from a set of data frames of structure defined according to a plurality of time intervals, a first group of time intervals being such that each of them is decomposed according to a plurality of information bits carrying respectively a communication channel, and said system comprising a center for managing said resources, characterized in that said system being provided, for at least one station, with means for analyzing the active or static state of at least one channel included in a window for analyzing current frames , the active state, respectively static, of this channel being assigned to it when the comparison of the content of this channel in the N b its compared between the N frames of a reference pattern with the corresponding N bits of the N frames of the analysis window shows a content variation for at least one of the bits, respectively a content stability for all of the N bits, the method comprises at the management center level:
  • the information representative of the active bits transmitted comes from a request for resources from said at least station intended for the management center, intended to vary the transmission resources of the station each time that a bit goes from the active state to static, or vice versa.
  • the step of receiving information representative of the active bits analyzed follows a step of detection of active bits on the station's transmission link in the system.
  • the resource allocation step consists in determining a size of data blocks and / or a transmission period conferred on the station on the link which is according to said information, for allow transmission of at least the active bits.
  • the step of allocating resources for the station is carried out as a function of said information from which an additional margin is taken into account in a timely manner between the number of bits and the dimensioning of the allocated resources. at each link of the stations of the system.
  • the margin established during resource allocation is intended to prevent any risk of overflow, where the number of active bits would exceed the quota of transmission resources allocated to the link in question. This margin reducing the gain provided by the DAMA function, a compromise is adopted between the risk of overshoot and the sum of the resources allocated to all of the links.
  • said system comprises a complementary data manager capable of adding complementary data to the link established for said at least station, thus ensuring it a margin of resources.
  • FIG. 1, already described represents a data transmission network by satellite of known type
  • FIG. 2, already already described represents a frame coming from a switching center and applied to a traffic station, according to the art previous
  • FIG. 3, already described schematically illustrates a part, comprising the radio subsystem, of the infrastructure of a GSM network
  • FIG. 4 illustrates a satellite data transmission system according to a first embodiment of the invention
  • FIG. 5 illustrates the arrangement of a device for transmitting / receiving signals for satellite within a communication infrastructure.
  • FIG. 6 represents the frame structure to be transmitted on the A-bis or A-ter interface
  • FIG. 6 'represents a device for transmitting / receiving signals comprising a compressor and a decompressor according to a embodiment of the invention described in the priority patent application filed by the
  • FIG. 7 illustrates a frame compression device, according to an embodiment of the invention of the application for priority
  • FIG. 8 illustrates the principle of comparison, according to one embodiment of the invention of the priority request, for a given time interval of its content over several consecutive frames
  • FIG. 9 illustrates the structure of a block of data delivered by the compressor restitution block according to an embodiment of the invention of the priority request
  • FIG. 10 represents the traffic variations on a traffic station for 16 simultaneous voice communications
  • FIG. 11 illustrates a device for decompression of data blocks, according to an embodiment of the invention of the priority request
  • FIG. 12 illustrates a variant of the decompression device of data blocks of FIG.
  • FIG. 13 schematically illustrates the operating principle of the compression process according to the present invention
  • FIG. 14 represents an embodiment of the compression device according to the invention
  • FIG. 15 represents a embodiment of the decompression device according to the invention
  • FIG. 16 represents an embodiment of a compressed frame or block of compressed data according to the invention
  • FIGS. 17a and 17b represent configurations for producing errors that have occurred on the compressed frame
  • FIG. 4 shows the elements of the telecommunications system of FIG. 1.
  • the system comprises two telephone switching centers 14, 15, each center being connected on the one hand to a plurality of subscribers 16, 17 and on the other hand to a traffic station 12, 13 respectively.
  • the switching centers supply frames at 2 Mbit / s as shown in FIG. 2 and which will be detailed in more detail in FIG. 6 in relation to FIG. 5.
  • Each traffic station 12, 13 is connected to a device 26 of transmission / reception of signals respectively connected to a satellite antenna 28, 29.
  • FIG. 5 illustrates the arrangement of the device 26 within an infrastructure of cellular networks of the GSM type. It will be noted that the device 26 can be included in the BSC 22, or even be arranged on the A-ter interface.
  • the device 26 is illustrated in more detail in Figure 6 '. It comprises a first input / output couple connected to the interface E1 connected to the BSC 22. This input / output couple is connected to a frame compression / decompression device 30 which will be detailed below. This device is also connected to a modem 31 intended to ensure the transmission / reception in full-duplex of time intervals, the mode of transmission being TDMA. The modem 31 is connected to the input / output of a block 32 for radio signal processing which is connected to the antenna 28, 29 respectively.
  • the system also comprises, in a known manner, a resource management center 10, and a satellite 11 through which the communications between the stations pass through.
  • a first input of the device 26 is connected to a first input of the first couple of the device 30 connected to an input of a frame compression device 301 and providing an output signal to a first output from the device 30 to the modem 31 while a second input from the device 30 connects the modem to a device 302 for decompressing frames of the device 30 delivering a signal of decompressed frames to an output of the device 26 to the BSC.
  • the frame compression device will be referred to as a compressor while the frame decompression device will be referred to as a decompressor.
  • the compressor 301 ensures the compression of the frames to be transmitted and the adaptation of the format of the resulting data blocks to the interface offered by the modem 31 in transmission mode, namely an Ethernet, IP or ATM interface.
  • the decompressor 302 ensures the adaptation to the interface offered by the modem 31 in reception mode (generally identical to that used on the sending modem side), as well as the restitution of the frames as applied at the input of the compressor.
  • FIG. 6 illustrates the typical structure of a frame 60 to be transmitted over the A-Bis or A-ter interface of cellular networks of the GSM type. It should be noted that the present invention is not limited to such an interface and extends to any other type of interface, in particular those relating to non-cellular networks.
  • Each frame is broken down into a fixed number of time slots ("Time slot” in English), and in this case 32 time slots for E1 frames in accordance with ITU-T recommendations G.703 / G.704 , each time slot carrying one byte.
  • the time interval referenced 0 is reserved for the synchronization of the transmission of the frames, with a view to synchronizing the reception of the frames on the side of the destination equipment.
  • the frame frequency is 8 kHz, which allows 31 channels to be transported at 64 kHz, at the rate of one channel per interval.
  • each byte is broken down as follows:
  • each byte has 4 doublets (a doublet being a 2-bit sample, called "nibble" in English), where each doublet carries a channel at 16 kbps; this is particularly the case for channel transmission, compressed to 16 kbps on the A-Bis and A-Ter interface,
  • each byte carries 8 voice channels compressed in half speed, each bit corresponding in this case to a voice channel
  • GPRS Global Packet Radio Service
  • FIG. 7 illustrates the compressor 301 according to an embodiment of the invention of the priority request. The operation of the compressor is described below:
  • the structure of the frame (number of time intervals used and position of these time intervals within the frame) and the structure of each time interval are defined by configuration: 4 channels at 16 kbit / s (structure in doublets), then 8 channels at 8 kbits / s (bit structure), then 1 channel at 64 kbits / s, ...
  • the compressor determines by itself the structure of each time interval by learning, by statistically analyzing the changes in each bit and correlating with the changes in neighboring bits, in order to identify correlations in the changes of state ; it is agreed that the configuration of the structure of the transmitted frames does not generally change, and that learning can thus be carried out in order to avoid having to configure the compressor according to the use case.
  • FIG. 7 shows the device 301 for compressing frames according to an embodiment of the invention of the priority request.
  • the compression principle achieved by the compressor is as follows: the structure of the time interval being known, the compressor compares the content of the interval of the current frame with the content of this same interval on the previous frames. This principle is shown diagrammatically in FIG. 8 where it is illustrated the principle of comparison for the reference time interval 2 and over a time length of 6 frames.
  • the data frames enter via the input 33 of the compressor 301 which is connected to the input of the first input / output pair of the device 26.
  • This input 33 is connected to a buffer memory 34 of frames ("buffer" in English ) storing the current frame and operating according to FIFO logic (from the English "First In First Ouf).
  • This buffer memory 34 is connected at the output to a input of a memory 35 for storing the previous frame with the current frame present in the memory 34.
  • the memory 34 is also connected at the output to an input of an analysis block 36, which input is connected in the block 36 to a block 361 for comparison. This block 361 is thus intended to compare the current frame with the previous frame to the latter which it receives on a second input connected to an output of the storage memory 35.
  • the analysis block 36 also includes a state variation detection block 362 connected at the input to the output of the comparison block 361 and a state machine 363 connected to the output of the detection block 362 and intended to determine the active or static states of each of the elements transmitted (for example the doublets transmitted), as will be seen below.
  • the memory 34 also outputs the current frame at the input of an extractor 37 of active elements, the latter being connected at the input to the output of the state machine 363 of the analysis block.
  • the state machine is connected at the output parallel to a state encoder 41 intended to supply compact codes for identifying the position of the active elements, this being carried out systematically in operation or upon detection of change of state of activity of the components of the frame.
  • the memory 34 is connected at the output to the input of a frame synchronization block 38 whose output is connected to the input of a frame counter 39.
  • This counter 39 delivers a number specific to the current frame to a first entry of a block 40 for grouping data constructing blocks of data grouping data specific to the current frame. The number provided by the counter 39 allows the identification of the current frame.
  • a second input of the grouping block 40 is connected to the output of the extractor 37 while a third input is connected to the output of the encoder 41.
  • the grouping block 40 constructs a data block according to a method which will be detailed below and supplies the latter as an output to an output buffer memory 42.
  • several blocks are concatenated in this memory 42 before transmission to a physical interface 43 of the compressor output 301 ensuring adaptation to the type of interface used for coupling with the transmission modem 31 (Ethernet, IP, or ATM ).
  • the compression process implemented by the compressor implements the following steps:
  • the analysis block 36 analyzes the variations in content, based on the structure of the frame established by configuration in the case presented (for example doublet by doublet for a frame structured in doublets), and detects state variations. This is achieved within the analysis block by comparing in the comparison block each doublet with its corresponding doublet from at least the previous frame, the result being supplied to the detection block 362 which detects and provides activity states, active or static, by machine 363, depending on whether the state of the doublet has varied or not.
  • the state machine 363 transmits to block 40, via the 'state encoder 41, that the content of this doublet is no longer updated; the doublet is then considered to be in the static state. The compressor then stops the transmission of the doublet concerned.
  • a doublet changes state while it was detected as static, the transmission of its content is restored without delay, the state machine transmitting to block 40 via the state encoder, a compact doublet status activation code.
  • the codes which are transmitted to block 40 are representative of the variations in the state of the elements (in this case doublets) and are a function of the structure of these elements. According to a convention (which can obviously be reversed or modified), a 1 indicates that an element is active, a 0 indicates that an element is static, within a chain of bits representing the state of the elements transmitted; for example, for a set of two consecutive time intervals each carrying four doublets, we could have the following combination of codes: 1010 1111 or AF in hexadecimal value. This sequence is representative of six active doublets and two inactive doublets (those assigned the code 0). The code indicating the change of state is transmitted without delay, as soon as an element of the frame passes from the static state to the active state.
  • a time delay is set up for the indications of passage of one or more elements from the active state to the static state.
  • the compressor has a memory 3631 preprogrammed by the state machine 363 which has at least three frames (for example) to check the identity of the element considered on the three frames, but in addition the buffer memory 42 of the compressor keeps at least N frames with respect to the indication of previous state change; this makes it possible to space out the signals of change of state and avoids overloading the link.
  • the state machine is programmed so as to immediately transmit the code for changing the state of the frame.
  • the frame status change code includes all the status codes of the elements carried by the frame, only for the time intervals used, these status codes being developed according to the method defined below. -above.
  • the OOAF code delivered by the encoder means that all the elements of the first time interval are static while those of the second time interval are active except doublets 2 and 4 (example seen above 1010 1111).
  • the state change code known as the status code below, serves as an indication of the location of the active elements of the frame. This status code is provided by the encoder 41 on the status information output from the state machine.
  • the doublets can therefore have two stable exclusive states, respectively static or active, only the doublets which have been signaled to it as active are transmitted by the grouping block, by adding stuffing bits to complete the data block according to the constraints of the interface used.
  • These padding bits are managed by a padding manager 401 internal to the grouping block. These padding bits will be explained in more detail below. It will be noted that, instead of stuffing information which is not useful, it is possible to use this space of the frame to repeat there critical data for the effective restitution of the frames, such as the status code or the frame number. .
  • FIG. 9 illustrates the structure of a data block 44 delivered by the block 40 for grouping the compressor.
  • Block 44 comprises a block 441 of compressed data comprising the doublets to be transmitted, a status code of the current frame, for example OOAF. This status code is representative of the position of the active elements within the frame considered.
  • the compressor adds by encoder 41 or block 40, to the code of state of the current frame, for example OOAF, a specific code 443 signaling the presence of a state code 442 within the block, which means that the transmitted data block corresponds to a case of change of state.
  • a specific code 443 signaling the presence of a state code 442 within the block, which means that the transmitted data block corresponds to a case of change of state.
  • the decompressor detects the addition of the status code by analyzing the length of the block of data received. As soon as the block has a different length, the decompressor is able to deduce that a status code is present at the end of the block.
  • a frame number 444 is added at the head of the compressed data block, intended to guarantee the synchronization of the decompression of the data and the taking into account of cases of loss of data block in the transmission chain.
  • This frame number is counted modulo the capacity of the counter used for this purpose (8 bits or 16 bits for example).
  • the data block thus formed is encapsulated in the Ethernet frame, the IP packet, or the ATM cell, depending on the transmission mode adopted.
  • the output physical interface 43 adapts to the type of interface used for coupling with the transmission modem (Ethernet, IP, ATM).
  • IP protocol with respect to Ethernet makes it possible to include optimized routing functions and automatic rerouting in the event of a link failure.
  • the compressor being connected to a satellite transmission system which integrates a DAMA function, the allocation of satellite resources is done at a slow rate, for example every 1, 6 seconds, while during these 1, 6 seconds, a number of interlocutors will pass from silence to speech and that during this same period, there are not necessarily as many who pass from speech to silence, which explains the additional margin roughly equal to 50% between the allocation of channels by the system to the traffic station in question and the channels actually used on them.
  • the allocation system of resources do not generally allow the automatic taking into account of a margin, the compressor adds margin bits intended to simulate an occupation of transmission resources in excess compared to its effective needs.
  • the additional bits not used for the transmission of useful data are used for redundancy of the most critical information, for example, status code or frame number.
  • FI uses the margin bits to transmit them to the detriment of the transmission of redundant information, the status code making it possible to signal which new elements are active.
  • This process based on the use of significant margin bits makes it possible to smooth the load of the link used and therefore to adapt the compression / decompression device according to the invention from the priority request to the inertia presented by the mechanism. allocation of resources used in a conventional manner, while avoiding transmitting bits without any utility. It should be noted that the shorter the resource allocation cycle, the more this margin can be reduced.
  • an advantageous solution consists in multiplexing this redundant information over several consecutive data blocks, spacing the cyclic repetitions of this information by a repeating border indicator, and considering that the information thus multiplexed applies to the block carrying the repeating border indicator.
  • the role of the DAMA functionality being to ensure dynamic sharing of the allocated band according to the current needs of each station, considering N stations with balanced current traffic, for the sake of simplification, with 16 communications on each station, we benefits from a considerable statistical multiplexing gain, if N is high enough (10 at least).
  • N 1, the resources reserved for the 16 communications are strictly equal to the passage of the 16 communications, ie 16 x 16 kbits / s (a communication requiring 16 kbits / s at the A-bis interface).
  • the ideal case is approximated, a case which corresponds to the theoretical sufficiency of the reservation of 50% of the total band for a station, ie 8 x 16 kbp / s per station, or again for all 10 stations 10 x 8 x 16 kbps for a given direction, this quantity being to be doubled for both directions.
  • a dynamic allocation of resources is carried out.
  • the doublet activity detection function is used to inform the resource management center 10 of the current needs of the stations.
  • the resource management center 10 there is a resource allocation every 1, 6 seconds and the current resource allocation is based on the traffic statistics of the previous 1, 6 seconds cycle.
  • the resource center artificially increases the size of the packets transmitted by adding additional bits within each packet transmitted so as to have a sufficient margin of resources.
  • the transmitting modem used for the transmission saturates, and rejects the excess packets which it is unable to transmit with respect to the transmission capacity allocated to it for the current cycle.
  • the information of the additional bits forming said additional bytes which supplement the transmission packets can be of two types: - either padding information, not relevant for the transmission of data, and only intended to serve as a bit rate margin for the reasons cited above,
  • the repetition of the status code may prove to be very relevant since the loss or poor reception of the status code by the receiving equipment could cause a disruption of the process. reconstruction of the frame, which would result in an offset of the doublets within the reconstructed frame.
  • Level 1 compression supplements the first using identical signaling, exploiting a status code analogous to the status code described for level 1. It operates by identifying the type of content conveyed by the transmission channel considered. Each communication is time multiplexed at the rate of a doublet for each frame, for a compressed channel at 16 kbps. This time multiplexing is itself structured in frames, for example frames of 320 bits every 20 ms. During the duration of a call, an interlocutor is alternately active or silent. In a manner not specific to the device considered, during periods of silence, the transmission of the frames is maintained, but an indicator within the frame makes it possible to indicate that this frame is inactive.
  • Level 2 compression uses this indicator to suspend the transmission of data relating to the compressed voice and to transmit only the useful elements of the 320-bit frame.
  • the bit corresponding to the position of the element considered in the input frame of the compression device is active within the level 2 status code, then as soon as this useful information has have been transmitted, the bit is reset to the inactive state.
  • FIG. 11 illustrates in detail a decompression device or decompressor 302 according to an embodiment of the invention of the priority request.
  • An input connected to the reception modem 31 is connected to a physical interface 45 ensuring the adaptation of the frames (Ethernet, IP, or ATM) to the format of the blocks of compressed data according to the compression method exposed.
  • This interface 45 is connected at the output to the input of a buffer register 46 of the FIFO type storing the received data blocks.
  • a first output of register 46 is linked to an extractor 47 of frame number 444 while a second output is connected to a means 48 for inserting the active elements of the current frame and a third output of register 46 is connected to a state code detector 49.
  • a frame counter 50 internal to the decompressor is initialized when the connection is established, with a negative offset with respect to the number of the frame received. This provision is intended to prevent cases of starvation due to a delay in the frames received with respect to the value of the counter.
  • a comparator 501 compares the value of the frame number in the extractor 47 and the counter 50.
  • the comparator When there is identity between the value of the counter and the frame number associated with the block present in the buffer register 46, the comparator commands to a memory 51 containing the previous frame to deliver it to an input of the insertion means 48.
  • the detector 49 of status codes detects the status code associated with the received data block, supplies it to the input of a status register 52 whose output is connected to another input of the insertion means 48.
  • the memory register 46 delivers the block of data received at a third input from the insertion means 48.
  • the insertion means 48 reconstitutes the current frame from the repetition of the previous frame of the memory 51 and by replacing the elements indicated as active by the values contained in the block of data received, and on the basis of the information signaling the positions of the active elements delivered by the status register 52.
  • the reconstructed frame is then delivered to a physical interface 53 ensuring the adaptation of the data blocks to the format of the frames conveyed on the A-bis interface.
  • the spirit of the invention of the priority request can be extended to the upper data layers, as explained below:
  • the data conveyed within the frames to be compressed are generally themselves same encapsulated within frames whose format is proprietary or not.
  • the compression / decompression method can be extended, according to the same principle, to the compression of the data located inside the frames. The objective of this extension is to introduce an even higher compression gain, by eliminating all superfluous data.
  • An example is the encapsulation of a user voice channel at 9.6 kbit / s in a 16 kbit frame, encapsulation carried out by adding synchronization, stuffing and signaling bits.
  • the additional compression method is intended to remove the synchronization and stuffing bits, and to keep only the signaling bits (status codes, etc.) which have a dynamic character, in the sense given previously by the detection of active elements.
  • the synchronization of the restitution of original frames is carried out implicitly, by detection of the border between the transmitted data blocks.
  • a particular interest can be underlined in the embodiment of the compression / decompression method according to the invention of the priority request as described below, consisting of an automatic transition to uncompressed mode: the gain in bandwidth is evaluated permanently.
  • the compression device is short-circuited, synchronously on a frame border, and an indicator is transmitted to the decompressor in order to deactivate the decompression mechanism on the decompressor side.
  • the compression / decompression device is reactivated.
  • the threshold is intended to avoid inadvertent switching from compressed to uncompressed mode, especially when the load of frames to be transmitted is close to saturation.
  • IBS Intelsat Business Services
  • the framing transmission IBS is very widespread, because it offers the possibility of transmitting N x 64 kbps, N being established according to the real need of the network operator.
  • IBS modems do not include a functionality allowing the N x 64 kbps bit rate to be dynamically varied according to the content to be transmitted.
  • the compression device 30 separates traffic on two or more of its outputs, each output offering a fixed flow rate, activated as a function of the load resulting after compression by the compressor 301 according to the method described above.
  • the second channel As soon as the compressed flow exceeds the speed reserved on the first channel, for example 5 x 64 kbit / s, part of the traffic is discharged on a second channel, for example at 2 x 64 kbit / s, and as soon as this second channel is in turn saturated, we switch the second channel to a third channel at, for example, 4 x 64 kbps, and so on by switching the additional traffic between channels 2 and 3 without interrupting the transmission but unloading the traffic from the permanent way to the additional way thus constituted.
  • the original frames are reconstituted by concatenating the data blocks received via the main channel and via the additional channel.
  • FIG. 12 illustrates a variant 303 of the decompression device 302 of FIG. 11 which can also and advantageously be applied in any IP network, public or private.
  • the advantageous functions in this case are: compression / decompression of data at levels 1 and 2, addition of frame number, decompression with resynchronization of the output frames and specific processing in the event of non reception of the compressed frame at l 'moment when it must be returned.
  • the data blocks 44 enter the decompressor 303 by an input 3030.
  • An extractor 304 of frame numbers extracts the numbers of each frame making it possible to identify them.
  • the blocks 44 are supplied to a memory (305) for storing the data blocks.
  • FIG. 12 illustrates 6 data blocks characterized by their frame numbers 444 each represented by a solid block. The first box of each block represents the status code 442 of the block and the following boxes correspond to the compressed data 441.
  • the device 303 includes a counter initialization circuit 307 receiving the number of the current frame as well as the number of data blocks stored in the memory 305.
  • the circuit 307 initializes the counter 50 by synchronizing it with the first frame number received by the decompressor.
  • the decompressed frames are intended to be kept in the memory 305 of the decompression device as long as the frame number which is respectively associated with them is not identical to the frame number delivered by the local frame counter account held a negative offset, to allow a certain flexibility in the restitution of the frames and to compensate for the temporal fluctuations induced by the transmission system, which often happens during a transmission by satellite or in terrestrial networks in particular IP, then that the frames are supposed to be returned at a constant and unchanging rate.
  • the identity occurs at the comparator 501, the frame for which the identity has appeared is then applied to the output of the decompression device.
  • the previous frame is repeated and / or an error code is generated by a generator 307 for signaling the absence of frames intended for a unrepresented telecommunications system management center. If the non-identity error between the current frame number and the frame number delivered by the local frame counter of the decompression is repeated on several consecutive frames, the local frame counter is resynchronized on the frame identifiers received.
  • the negative offset applied to the frame counter output is intended to establish a margin to cover the range of time fluctuations induced by the satellite transmission system.
  • a buffer memory is used, making it possible to reorder the blocks of data received, on the basis the block number associated with each data block, the number represented in the full boxes, the initialization circuit making it possible to initialize the counter at start-up, or each time a repeated sequence break occurs.
  • the initialization of the local counter is carried out according to the statistics of variation of the number of blocks present in the buffer, by regulating the minimum value so that it is always greater than 1 taking into account an additional margin, and less than the buffer capacity expressed in maximum number of blocks.
  • an alarm is generated by the generator 306, signifying that an abnormal behavior of the network is observed (too large temporal fluctuations).
  • This decompression device therefore has the advantage of being able on the one hand to receive data blocks in disordered sequence thanks to the memory 305, and on the other hand to be able to withstand fluctuations in transmission delay thanks to the offset introduced.
  • the first two channels of the analysis window 70 are repeated with a period of 4 consecutive frames, identical to the reference pattern 71 constituted by the state of the channel during the last 4 frames preceding the window 70 d current analysis. A decision to copy the repeated pattern is then made.
  • the device 302 ′ in FIG. 15 is similar to that in FIG. 11, except that the memory 51 is replaced by a memory 51 ′ for memorizing the reference pattern (the last 4 data frames preceding the frame current compressed).
  • block 40 also receives the reference pattern. The function of this block 40 is to periodically transmit the reference pattern between two data blocks 44 '.
  • FIG. 16 represents a structure 44 ′ of frame compressed according to the compression method of the invention from a set 500 of NT frames E1 and which returns at the end of the chain, on the decompressor side, the NT frames E1:
  • This structure conventionally begins with at least one synchronization bit 446 and ends with stuffing bits 447.
  • the number of bits in field 441 'called CAC is equal to the number of bits at 1 in the status code, characterizing the position of the active channels within the input frame, multiplied by the number NT of frames entering the analysis window.
  • the delimiter which fixes the border between the “concatenated active channels” field and the stuffing bits can be shifted with respect to the position it is supposed to occupy.
  • various actions are performed; they are all based on the analysis of the content of the delimiter of the compressed frame received (immediately after the “concatenated active channels” field as used from the ACD received), and on the exploitation of the field of ACD CRC (Cyclic Redundancy Code), which detects an error in the transmission of the ACD (or in the CRC associated with the ACD).
  • ACD CRC Cyclic Redundancy Code
  • the delimiter has a fixed value, established on the side of the compressor, and equal to 1111 0000 for example.

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Abstract

L'invention concerne un compresseur de données provenant de trames de données. Selon l'invention, le compresseur détecte les bits qui sont variants (appelées 'actives') d'une trame à une autre et ne transmet que celles-ci au sein d'un bloc de données. Ce bloc contient également un code d'état localisant ces données 'actives' dans la trame de départ afin de pouvoir la reconstruire. L'invention concerne également un décompresseur de données, un bloc de données contenant un groupe de données compressées selon l'invention, ainsi qu'un procédé de gestion de ressources de bande passante. Application particulière dans un système de télécommunications par satellite.

Description

Compresseur, décompresseur, bloc de données et procédé de gestion de ressources
Le domaine de l'invention est celui des télécommunications. Plus précisément, la présente invention concerne un dispositif de compression de données, destiné à compresser un ensemble de trames d'entrée courantes de données de structure définie selon une pluralité d'intervalles temporels, un premier groupe d'intervalles temporels étant tels que chacun d'eux soit décomposé selon une pluralité de bits d'informations portant respectivement un canal de communication.
L'invention concerne également un dispositif de décompression de données, un bloc de données comprenant un groupe de données comprimée, et un procédé de gestion de ressources de bande passante dans un système de télécommunications entre stations de traffic. Ce système peut particulièrement comprendre un système de télécommunications à allocation dynamique de ressources à la demande incorporant une transmission par satellite. Les voies du satellite sont à allocation de ressources par multiplexage temporel (AMRT ou TDMA en anglais).
La figure 1 représente un réseau de transmission de données par satellite de type connu. Ce réseau comprend notamment un satellite 11 et un centre 10 de gestion de ressources de communications qui communique par voie hertzienne avec le satellite 11. Des stations de trafic 12, 13, comprenant des terminaux fonctionnant en mode TDMA ou SCPC, communiquent également avec le satellite 11 et sont raccordées à des centres 14, 15 de commutation téléphoniques, publics ou privés, généralement appelés PSTN pour un réseau terrestre (Public Switching Téléphone Network). Chaque PSTN 14, 15 est raccordé à une pluralité d'abonnés 16, 17.
Les communications entre les abonnés 16 et les abonnés 17 connectés à des stations de trafic différentes sont établies par le centre de gestion 10 qui alloue dynamiquement des fréquences de transmission (en mode de fonctionnement SCPC) ou des intervalles de temps d'une trame temporelle (en fonctionnement TDMA) en fonction des demandes de connexion de ces abonnés. Un tel fonctionnement est appelé DAMA ("Demand Assignment Multiple Access" en anglais) et permet, grâce à cette allocation dynamique de ressources, d'optimiser l'utilisation des ressources satellite. Ainsi, l'affectation des ressources satellite a lieu à la demande ; lorsqu'un abonné demande une communication, et si sa demande peut être honorée, une voie du satellite est établie entre la station de trafic de départ à laquelle est connecté l'abonné demandeur et une station de trafic d'arrivée à laquelle est connecté l'abonné demandé. Le centre de gestion 10 est également informé de la libération des ressources affectées, c'est à dire en fin de communication.
Le centre 10 assure non seulement la gestion des fréquences satellite mais également la mise à disposition de modems au niveau des stations de trafic de départ et d'arrivée, afin d'établir les liaisons téléphoniques. Le fonctionnement est généralement le suivant :
En mode de fonctionnement SCPC, le centre de gestion 10 effectue une allocation de fréquences satellite lorsqu'il détecte une prise de ligne par un abonné 16 ou 17, cette prise de ligne étant un signal analogique (fréquence particulière) ou numérique (bit ou mot de signalisation de prise de ligne) transmis par l'abonné au centre de gestion 10 par l'intermédiaire du PSTN 12 ou 13. Les stations de trafic 14 et 15 effectuent une mise en forme des signaux émis par les abonnés pour les transmettre au centre de gestion 10 par l'intermédiaire d'un modem.
Un exemple d'une telle trame est représenté à la figure 2 et référencé 20. La trame 20 est constituée de 32 intervalles de temps de 8 bits chacun, notés IT1 à IT32, le premier intervalle de temps IT1 étant dédié à la synchronisation et à des signalisations particulières, l'intervalle de temps IT16 véhiculant la signalisation de ligne issue du PSTN et les autres intervalles de temps étant réservés aux transmissions des données utiles (numérotation, données de parole,...) émises par les abonnés pour un sens de transmission. Ces abonnés sont par exemple constitués par de simples postes téléphoniques, par des autocommutateurs privés ou par un réseau téléphonique public. Chaque trame a une durée de 125 μs et permet d'assurer un débit de communication à 2 Mbps.
La figure 3 illustre schématiquement une partie de l'infrastructure d'un réseau GSM ("Global System for Mobile communications" en anglais). Il y est illustré le sous-système radio 21 représentant le système de stations de base ou BSS (pour "Base Station System" en anglais) gérant les relais radio émetteurs récepteurs. Un BSS se compose d'une station contrôleur 22 ou BSC (pour "Base Station Controller" en anglais) et d'une ou de plusieurs cellules et donc d'une ou plusieurs stations de base 23 ou BTS (pour " Base Transceiver Station" en anglais). Le BSC gère les ressources radio des stations BTS qui lui sont rattachées, ainsi que les fonctions d'exploitation et de maintenance des stations de base. Il assume de façon autonome les transferts intercellulaires des stations mobiles qui circulent dans sa zone de couverture. En outre, le contrôleur BSC possède, tel qu'illustré sur la figure 3, deux interfaces normalisées, l'une dénommée A-bis avec les stations de base 23 et l'autre dénommée A-ter mettant en relation le BSC avec un centre de commutation mobile 24 ou MSC (pour "Mobile Switching Centre" en anglais) via un transcodeur/unité d'adaptation de taux 25 ou TRAU (de l'anglais "Transcoder / Rate Adaptor Unit"). Celui-ci a pour objet de convertir la parole comprimée à 13 kbps en parole numérisée à 64 kbps, afin de rendre les canaux de parole compatibles du MSC. Ainsi, le couplage MSC- BSC s'opère à un débit standard de 64 kbps côté MSC, et à 16 kbps côté BSC, débit comprenant le débit de la parole comprimée à 13 kbps plus un surdébit constitué par des bits de cadrage et de bourrage. L'interface entre le MSC et le TRAU est nommé interface A ; l'interface entre le TRAU et le BSC est nommé interface A-ter.
Le TRAU 25 est compatible des différents types de signaux transmis au niveau de l'interface A-ter, et ramène à 64 kbps tous ces types de signaux. Ces signaux sont essentiellement la parole, à 16 kbps à plein débit ou à 8 kbps à débit moitié, et la signalisation à 64 kbps ou 16 kbps. Le MSC est l'interface entre le sous-système radio BSS et un réseau filaire tel qu'un réseau 27 mobile national public ou PLMN (pour "Public Land Mobile Network" en anglais). Le MSC réalise toutes les opérations nécessaires à la gestion des communications avec les terminaux mobiles. Pour obtenir une couverture radio d'un territoire, un commutateur de réseau mobile pilote un ensemble d'émetteurs, ce qui explique la présence sur la figure 3 de plusieurs interfaces A-ter avec d'autres BSS.
L'interface A-bis effectuant la liaison entre les BTS et les BSC du système est établie via une interface synchrone E1 opérant avec un tramage de type G.703 (on parlera de trames E1). Une fraction de chaque trame porte des données utiles.
On notera que P'extension par satellite d'un réseau GSM obtenue par un déport par satellite, telle que proposée notamment dans la suite, est établie de manière indifférente soit au niveau de l'interface A-bis, soit au niveau de l'interface A-ter, soit éventuellement au niveau de l'interface A. Quelle que soit l'interface retenue pour le déport par satellite, le nombre de canaux de transmission utilisés (intervalles de temps ou sub-divisions de ces intervalles de temps) est fixe, dépendant essentiellement de la configuration physique du BSS (nombre de BTS, nombre de porteuses). Par contre, à un instant donné, seule une partie de ces canaux de transmission est active ; leur nombre dépend de la signalisation à véhiculer, du nombre de communications établies, et de l'alternat naturellement lié au dialogue entre correspondants.
Afin de minimiser les besoins en bande passante nécessaire pour la communication satellite pour le déport, le système de télécommunications considéré pour le déport, opère en mode DAMA, c'est à dire que les ressources satellite consacrées à un instant donné pour la liaison dépendent du débit des données à transmettre, c'est à dire du nombre de canaux actifs au sein des trames à transmettre.
Les équipements qui permettent de faire du DAMA opèrent suivant deux modes différents :
- soit, ces équipements interprètent la signalisation (SS7 par exemple) afin de détecter l'activation de nouveaux canaux de transmission afin d'adapter les allocations de ressources de transmission en conséquence (variation de la bande allouée pour une liaison donnée); dans ce cas, la signalisation n'est pas une signalisation standard, et faire fonctionner le DAMA en fonction de la signalisation véhiculée serait complexe et dépendrait du fournisseur d'équipement, l'interface A-bis entre le BSC et le BTS n'étant pas standardisée,
- soit, ces équipements sont à interface de type Ethernet, ATM, voire Frame Relay. Dans ce cas, le processus de DAMA opère de manière plus simple, puisqu'il se base sur le débit moyen présent sur le canal de transmission pour ajuster les allocations de ressources de transmission. Il est à noter que dans le cas présent, le débit est invariant, car indépendant du taux d'activité des canaux à transmettre via le satellite, égal typiquement à 8 x 16 kbps par porteuse transmise par la BTS.
Ce second type de DAMA, basé sur la mesure ou la détection des variations de débit est préféré, car il permet d'éviter d'avoir à interpréter la signalisation véhiculée sur l'interface déportée pour faire varier les allocations de bande satellite. Cependant, l'interface à déporter n'étant pas directement compatible de l'équipement de transmission du système, un dispositif intermédiaire est utilisé, nommé transcodeur.
Une double nécessité s'impose pour ce transcodeur : d'une part, celui-ci doit pouvoir extraire à partir des trames synchrones les données utiles, correspondant à des canaux de transmission actifs, et celles-ci uniquement, puis les encapsuler dans des trames Ethernet, paquets IP ou cellules ATM. Ces éléments sont appliqués à l'équipement de transmission du BSC, qui peut ainsi offrir le bénéfice du DAMA.
D'autre part, le transcodeur doit également pouvoir restituter le synchronisme en bout de chaîne de transmission, dans la mesure où le processus introduit à partir des opérations d'extraction des données utiles des trames synchrones et d'encapsulation casse complètement la séquence des trames d'origine. En conséquence, le transcodeur doit permettre de reconstituer à l'identique les trames telles qu'elles étaient à la source. Pour permettre le bénéfice des fonctionnalités de DAMA offertes par les équipements de transmission, il faut que les trames E1 soient converties en trames Ethernet, en paquet IP ou en flux ATM. Or, les transcodeurs connus permettant l'adaptation E1-Ethernet, E1-IP ou encore E1-ATM ne compriment pas les trames E1 à transmettre. Que les trames E1 portent des données valides ou non, le débit résultant est constant; ces transcodeurs ne permettent donc pas de réduire la bande passante satellite en fonction de l'activité effective des canaux de transmission du réseau GSM ; la raison pour laquelle ces transcodeurs ne tiennent pas compte de l'activité réelle des canaux transmis tient au fait qu'ils constituent des solutions de conversion d'interface physique, ils n'effectuent pas l'analyse du contenu de la trame.
La présente invention a donc notamment pour but de résoudre les inconvénients cités ci-dessus, particulièrement mais de façon non limitative, dans un système de transmission fonctionnant selon un mode de type DAMA. De façon plus générale, un des objectifs de l'invention est de fournir un dispositif de compression qui permette d'optimiser la bande de fréquence pour la transmission des données à transmettre.
A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif de compression de données, destiné à compresser un ensemble de trames courantes de données d'un flux de données, ces trames étant de structure définie selon une pluralité d'intervalles temporels, un premier groupe d'intervalles temporels étant tels que chacun d'eux soit décomposé selon une pluralité de bits d'informations portant respectivement un canal de communication, caractérisé ce que ledit dispositif de compression comprend : - des moyens de transmission d'un motif de référence comprenant les N trames précédant l'ensemble de trames courantes, avec N entier supérieur ou égal à 1 , - des moyens d'analyse de l'état actif ou statique d'au moins un canal compris dans une fenêtre d'analyse des trames courantes, l'état actif, respectivement statique, de ce canal lui étant attribué lorsque la comparaison du contenu de ce canal dans les mêmes N bits comparés dans les N trames d'un motif de référence avec les N bits correspondants des N trames de la fenêtre d'analyse montre une variation de contenu pour au moins l'un des bits, respectivement une stabilité de contenu pour l'ensemble des N bits,
- des moyens d'extraction du contenu des canaux actifs de la fenêtre d'analyse en fonction des états actifs des bits fournis par lesdits moyens d'analyse, - des moyens de localisation aptes à fournir des indications de localisation desdits bits actifs et statiques dans la trame courante en fonction des états actifs et statiques des bits fournis par lesdits moyens d'analyse,
- des moyens de regroupement d'un identifiant du bloc courant, du contenu des bits actifs et de leur localisation respective au sein d'un bloc de données à émettre.
Ainsi, le dispositif de compression selon l'invention permet de gagner significativement en bande de transmission. Ce gain en bande passante peut atteindre 50% en fonction du taux de remplissage des trames de données d'entrée, c'est à dire du nombre de bits actifs. Plus particulièrement, dans le cadre d'un système de télécommunications par satellite entre stations de traffic fonctionnant selon un mode DAMA et dans lequel le présent dispositif de compression selon l'invention serait implémenté, le gain en bande passante serait en fonction du nombre de stations de traffic, comme il sera explicité dans la suite. Selon l'esprit de l'invention ainsi exposé, le flux de sortie du dispositif de compression présente un débit variable qui est fonction du nombre de bits actifs analysés. En appliquant ce flux sur un équipement de transmission opérant en mode DAMA, les ressources en bande passante de la liaison établie pour l'équipement sont adaptées quasiment en temps réel en fonction des besoins effectifs de la liaison.
Selon un mode de réalisation de l'invention, le dispositif selon l'invention comprend des premiers moyens de mémorisation des N trames précédant la fenêtre d'analyse courante formant le motif de référence.
Selon un mode de réalisation de l'invention, le dispositif selon l'invention comprend des seconds moyens de mémorisation des trames courantes formant la fenêtre d'analyse. Selon un mode de réalisation de l'invention, la fenêtre d'analyse a une longueur de L*N trames, avec L ≥ 1 , de telle sorte que, pour l'analyse, les bits sont regroupés par blocs de N bits formant ainsi L blocs de N bits et en ce que pour chaque bit correspondant spatialement au sein des L blocs se succédant, la répétition des mêmes contenus entraîne une décision d'inactivité du bloc de N bits.
Selon un mode de réalisation de l'invention, le dispositif selon l'invention comprend des moyens d'identification de trames pour fournir un identifiant propre à chaque trame compressée. Selon un mode de réalisation de l'invention, lesdits moyens de localisation comportent des moyens de génération d'un code d'états significatif des états respectifs desdits bits des trames d'entrée.
Selon un mode de réalisation de l'invention, lesdits moyens d'analyse comprennent des moyens de comparaison du contenu de la fenêtre d'analyse avec celui du motif de référence, des moyens de détection de variation d'états en fonction de ladite comparaison et des moyens de détermination de l'état actif ou statique de chacun des bits, respectivement des blocs de N bits.
Selon un mode de réalisation de l'invention, les moyens de détermination comprennent des troisièmes moyens de mémorisation pour mémoriser un nombre L correspondant au nombre de blocs de bits de largeur N à considérer avant qu'un bloc soit identifié comme passant de l'état actif à celui de statique.
Selon un mode de réalisation de l'invention, le dispositif selon l'invention comprend des quatrième moyens de mémorisation pour mémoriser plusieurs blocs de données avant de procéder à l'émission. Selon un mode de réalisation de l'invention, lesdits moyens de regroupement comprennent un gestionnaire de données de bourrage, apte à gérer des données à transmettre de façon complémentaire dans le bloc par rapport aux données comprises dans ledit premier groupe d'intervalles temporels. Selon un mode de réalisation de l'invention, le dispositif selon l'invention comporte une pluralité de sorties pour émission des blocs de données, chaque sortie offrant un débit prédéterminé, le dispositif étant préprogrammé de manière à diriger les blocs de données vers les sorties de manière sélective selon leur niveau respectif de saturation de débit. Selon un mode de réalisation de l'invention, le dispositif selon l'invention comporte une première sortie à débit fixe et une sortie à débit variable apte à recevoir le bloc de données.
Selon un mode de réalisation de l'invention, le dispositif selon l'invention comporte au moins trois sorties, une première à débit fixe, une seconde à débit fixe et qui est activée dès que le débit excède la capacité de celui offert sur la première sortie, et une troisième sortie qui est activée à la place de la seconde dès que la capacité disponible sur les première et seconde sorties apparaît à son tour insuffisante, l'activation alternative des première et seconde sorties permettant d'augmenter, respectivement de décroître, par pas prédéterminés la capacité allouée à la liaison à laquelle le dispositif de compression est relié en fonction des besoins courants.
La présente invention a également pour objet un bloc de données comprenant un groupe de données comprimées à partir d'un ensemble de trames de données de structure définie selon une pluralité d'intervalles temporels, un premier groupe d'intervalles temporels étant tels que chacun d'eux soit décomposé selon une pluralité de bits portant respectivement un canal de communication, caractérisé en ce que, l'état actif, respectivement statique, de ce canal lui étant attribué lorsque la comparaison du contenu de ce canal dans les N bits comparés entre les N trames d'un motif de référence avec les N bits correspondants des N trames de la fenêtre d'analyse montre une variation de contenu pour au moins l'un des bits, respectivement une stabilité de contenu pour l'ensemble des N bits, le groupe de données comprimées comprend le contenu des canaux actifs des trames, et en ce que le bloc comprend en outre un identifiant propre au bloc, et des indications de localisation desdits bits actifs au sein des trames.
Selon un mode de réalisation, lesdites indications de localisation comprennent un code d'état représentatif de la position desdits bits actifs au sein des trames.
Selon un mode de réalisation, l'identifiant de trame est un numéro de trame qui est modulo la capacité de moyens de comptage de trames d'un dispositif de compression de données selon l'invention. Selon un mode de réalisation, le groupe de données comporte également des données complémentaires à transmettre de façon complémentaire dans le bloc par rapport aux données comprises dans ledit premier groupe d'intervalles temporels. Selon un mode de réalisation, lesdites données complémentaires comportent des données dites de bourrage aptes à permettre l'obtention d'une marge de sécurité lors de l'allocation des ressources de transmission à la liaison considérée, et/ou des données dites utiles répétant des données pertinentes comprises dans ledit premier groupe d'intervalles temporels. Selon un mode de réalisation, les données utiles appartiennent au groupe {données d'entêté ; identifiant de la trame courante ; indications de localisation desdits éléments actifs dans la trame courante ou code d'état}.
Selon un mode de réalisation, le groupe de données comprimées est suivi de façon adjacente par un champ de délimitation marquant la fin du groupe de données comprimées.
La présente invention a également pour objet un dispositif de décompression de données, destiné à décompresser un bloc de données compressées, ledit bloc de données comprenant un groupe de données compressées à partir d'un ensemble de trames courantes de données de structure définie selon une pluralité d'intervalles temporels, un premier groupe d'intervalles temporels étant tels que chacun d'eux soit décomposé selon une pluralité de bits portant respectivement un canal de communication, caractérisé en ce qu'il comprend des quatrième moyens de mémorisation d'un motif de référence reçu comportant les N trames précédant le bloc courant de données comprimées, N > 1 , et étant entendu que l'état actif, respectivement statique, de ce canal lui étant attribué lorsque la comparaison du contenu de ce canal dans les N bits comparés entre les N trames du motif de référence avec les N bits correspondants des N trames de la fenêtre d'analyse montre une variation de contenu pour au moins l'un des bits, respectivement une stabilité de contenu pour l'ensemble des N bits, le dispositif de décompression comprend : - des moyens de détection d'indications de localisation des bits actifs du groupe de données dans un groupe de données du bloc, - des cinquième moyens de mémorisation desdites indications de localisation des éléments actifs, - des moyens d'insertion des bits statiques et actifs détectés en fonction de leur localisation respective indiquée, de manière à reformer les trames courantes.
La présente invention a également pour objet un procédé de gestion de ressources de bande passante dans un système de télécommunications entre stations de traffic transmettant des blocs de données par liaison satellite, un tel bloc de données comprenant un groupe de données comprimées à partir d'un ensemble de trames de données de structure définie selon une pluralité d'intervalles temporels, un premier groupe d'intervalles temporels étant tels que chacun d'eux soit décomposé selon une pluralité de bits d'informations portant respectivement un canal de communication, et ledit système comprenant un centre de gestion desdites ressources, caractérisé ce que ledit système étant pourvu, pour au moins une station, de moyens d'analyse de l'état actif ou statique d'au moins un canal compris dans une fenêtre d'analyse des trames courantes, l'état actif, respectivement statique, de ce canal lui étant attribué lorsque la comparaison du contenu de ce canal dans les N bits comparés entre les N trames d'un motif de référence avec les N bits correspondants des N trames de la fenêtre d'analyse montre une variation de contenu pour au moins l'un des bits, respectivement une stabilité de contenu pour l'ensemble des N bits, le procédé comprend au niveau du centre de gestion :
- une étape de réception d'une information représentative des bits actifs analysés d'au moins un bloc de données,
- une étape d'allocation de ressources pour la station, qui est en fonction de ladite information.
Selon un mode de réalisation de l'invention, l'information représentative des bits actifs transmise provient d'une requête de ressources de ladite au moins station à destination du centre de gestion, destinée à faire varier les ressources de transmission de la station chaque fois qu'un bit passe de l'état actif à statique, ou réciproquement.
Selon un mode de réalisation de l'invention, l'étape de réception de l'information représentative des bits actifs analysés fait suite à une étape de détection des bits actifs sur la liaison de transmission de la station dans le système.
Selon un mode de réalisation de l'invention, l'étape d'allocation de ressources consiste à déterminer une taille de blocs de données et/ou une période de transmission conférée à la station sur la liaison qui est en fonction de ladite information, pour permettre une transmission d'au moins les bits actifs.
Selon un mode de réalisation, l'étape d'allocation de ressources pour la station s'effectue en fonction de ladite information à partir de laquelle une marge supplémentaire est pris en compte de façon opportune entre le nombre de bits et le dimensionnement des ressources allouées à chaque liaison des stations du système. Ceci permet de prendre en compte le fait que l'allocation de ressources s'établit de manière cyclique, généralement en fonction des statistiques établies depuis le cycle d'allocation précédent relatives au nombre d'éléments actifs. Ce cycle se mesure couramment de l'ordre de la seconde ou de plusieurs secondes, alors qu'au cours d'une telle période, le nombre de bits actifs peut augmenter d'une manière significative pour une liaison donnée. La marge établie lors de l'allocation de ressources est destinée à prévenir tout risque de débordement, où le nombre de bits actifs dépasserait le quota de ressources de transmission allouées à la liaison considérée. Cette marge réduisant le gain apporté par la fonction de DAMA, un compromis est adopté entre le risque de dépassement et la somme des ressources allouées à l'ensemble des liaisons.
Selon un mode de réalisation, ledit système comprend un gestionnaire de données complémentaires apte à ajouter des données complémentaires sur la liaison établie pour ladite au moins station lui assurant ainsi une marge de ressources.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description des modes de réalisation suivants, donnés à titre illustratif et non limitatif, et des dessins annexés, dans lesquels :
la figure 1 , déjà décrite, représente un réseau de transmission de données par satellite de type connu, la figure 2, déjà déjà décrite, représente une trame issue d'un centre de commutation et appliquée à une station de traffic, selon l'art antérieur, la figure 3, déjà décrite, illustre schématiquement une partie, comprenant le sous-système radio, de l'infrastructure d'un réseau GSM, la figure 4 illustre un système de transmission de données par satellite selon un premier mode de réalisation de l'invention, la figure 5 illustre l'agencement d'un dispositif d'émission/réception de signaux pour satellite au sein d'une infrastructure de réseaux cellulaires du type GSM, la figure 6 représente la structure de trame à transmettre sur l'interface A-bis ou A-ter, la figure 6' représente un dispositif d'émission/réception de signaux comprenant un compresseur et un décompresseur selon un mode de réalisation de l'invention décrite dans la demande de brevet de priorité déposée par la
Demanderesse référencée FR n°01 11 048 dont le contenu est intégré dans la présente demande, ci-après appelée demande de priorité, la figure 7 illustre un dispositif de compression de trames, selon un mode de réalisation de l'invention de la demande de priorité, la figure 8 illustre le principe de comparaison, selon un mode de réalisation de l'invention de la demande de priorité, pour un intervalle temporel donné de son contenu sur plusieurs trames consécutives, la figure 9 illustre la structure d'un bloc de données délivré par le bloc de restitution du compresseur selon un mode de réalisation de l'invention de la demande de priorité, la figure 10 représente les variations de traffic sur une station de traffic pour 16 communications vocales simultanées, la figure 11 illustre un dispositif de décompression de blocs de données, selon un mode de réalisation de l'invention de la demande de priorité, la figure 12 illustre une variante du dispositif de décompression de blocs de données de la figure 11 , la figure 13 illustre schématiquement le principe de fonctionnement du peocédé de compression selon la présente invention, la figure 14 représente un mode de réalisation du dispositif de compression selon l'invention, la figure 15 représente un mode de réalisation du dispositif de décompression selon l'invention, la figure 16 représente un mode de réalisation d'une trame compressée ou bloc de données compressées selon l'invention, les figures 17a et 17b représentent des configurations de production d'erreurs survenues sur la trame compressée, Dans la présente demande, les éléments remplissant des fonctions identiques ou équivalentes porteront les mêmes références.
On notera que, nonobstant l'intégration du contenu de la demande de priorité due à son fort intérêt, l'invention de la présente demande n'est décrite qu'à partir de la figure 13.
La figure 4 reprend les éléments du système de télécommunications de la figure 1. Le système comprend deux centres de commutation téléphonique 14, 15, chaque centre étant relié d'une part à une pluralité d'abonnés 16, 17 et d'autre part à une station de traffic 12, 13 respectivement. Les centres de commutation fournissent des trames à 2Mbits/s telles que représentées à la figure 2 et qui seront détaillées plus précisément à la figure 6 en relation à la figure 5. Chaque station de trafic 12, 13 est reliée à un dispositif 26 d'émission/réception de signaux relié respectivement à une antenne satellite 28, 29. La figure 5 illustre l'agencement du dispositif 26 au sein d'une infrastructure de réseaux cellulaires du type GSM. On notera que le dispositif 26 peut être compris dans le BSC 22, voire être agencé sur l'interface A-ter.
Le dispositif 26 est illustré de façon plus détaillée sur la figure 6'. Il comporte un premier couple d'entrée/sortie relié à l'interface E1 connectée au BSC 22. Ce couple d'entrée/sortie est relié à un dispositif 30 de compression/décompression de trames qui sera détaillé dans la suite. Ce dispositif est par ailleurs relié à un modem 31 destiné à assurer l'émission/ réception en full-duplex d'intervalles de temps, le mode de transmission étant du TDMA. Le modem 31 est relié aux entrée/sortie d'un bloc 32 de traitement radio de signaux qui est relié à l'antenne 28, 29 respectivement.
Le système comporte également, de façon connue, un centre de gestion de ressources 10, et un satellite 11 par lequel les communications entre les stations transitent.
Une première entrée du dispositif 26 est reliée à une première entrée du premier couple du dispositif 30 reliée à une entrée d'un dispositif 301 de compression de trames et fournissant un signal de sortie à une première sortie du dispositif 30 vers le modem 31 alors qu'une seconde entrée du dispositif 30 relie le modem à un dispositif 302 de décompression de trames du dispositif 30 délivrant un signal de trames décompressées vers une sortie du dispositif 26 vers le BSC. Dans la suite, dans un souci de concision, le dispositif de compression de trames sera dénommé compresseur alors que le dispositif de décompression de trames sera dénommé décompresseur.
Le compresseur 301 assure la compression des trames à transmettre et l'adaptation du format des blocs de données résultant à l'interface offert par le modem 31 en mode d'émission, à savoir une interface Ethernet, IP ou ATM. Le décompresseur 302 assure l'adaptation à l'interface offert par le modem 31 en mode de réception (généralement identique à celui utilisé côté modem d'émission), ainsi que la restitution des trames telles qu'appliquées en entrée du compresseur.
La figure 6 illustre la structure typique d'une trame 60 à transmettre sur l'interface A-Bis ou A-ter des réseaux cellulaire du type GSM. On notera que la présente invention ne se limite pas à une telle interface et s'étend à tout autre type d'interface, notamment celles relatives à des réseaux non cellulaires.
Chaque trame se décompose en un nombre fixe d'intervalles temporels ("Time slot" en anglais), et en l'occurrrence 32 intervalles de temps pour des trames E1 conformément aux recommandations G.703 / G.704 de l'ITU-T, chaque intervalle de temps portant un octet. L'intervalle de temps référencé 0 est réservé à la synchronisation de la transmission des trames, en vue de synchroniser la réception des trames du côté de l'équipement destinataire. De manière générale, la fréquence trame est de 8 kHz, ce qui permet de véhiculer 31 canaux à 64 kHz, à raison d'un canal par intervalle.
Dans le cadre présent de l'extension par satellite de réseaux cellulaires, chaque octet se décompose de la manière suivante :
- soit chaque octet comporte 4 doublets (un doublet étant un échantillon de 2 bits, appelé "nibble" en anglais), où chaque doublet porte un canal à 16 kbps ; c'est le cas notamment pour la transmission de la voie, comprimée à 16 kbps sur l'interface A-Bis et A-Ter,
- soit chaque octet transporte 8 canaux vocaux comprimés en débit moitié, chaque bit correspondant dans ce cas à un canal vocal,
- soit l'octet n'est pas subdivisé, ce qui est le cas pour la transmission des données dans le système "Global Packet Radio Service" dit GPRS (canaux de données utilisateur à 64 kbits/s) ou pour la transmission de la signalisation, - d'autres formes alternatives peuvent exister : par exemple 2 canaux de 32 kbps, 1 canal à 32 kbps et 2 canaux à 16 kbps, etc.
La figure 7 illustre le compresseur 301 selon un mode de réalisation de l'invention de la demande de priorité. Le fonctionnement du compresseur est décrit ci-après :
Dans un premier temps, il extrait le contenu de chaque trame. Pour cela, il se synchronise sur l'intervalle de temps de référence 0 et extrait les données présentes dans les intervalles de temps qui le suivent.
Ensuite, il effectue une compression des données extraites au sein de la trame. Ce processus dépend de la structure de chaque intervalle de temps. Deux démarches sont envisagées à cette fin :
- la structure de la trame (nombre d'intervalles temporels utilisés et position de ces intervalles temporels au sein de la trame) et la structure de chaque intervalle temporel sont définies par configuration : 4 canaux à 16 kbits/s (structure en doublets), puis 8 canaux à 8 kbits/s (structure en bits), puis 1 canal à 64 kbits/s, ...
- ou le compresseur détermine de lui-même la structure de chaque intervalle temporel par apprentissage, en analysant de manière statistique les évolutions de chaque bit et en corrélant avec les évolutions des bits voisins, afin d'identifier des corrélations dans les changements d'état ; il est convenu que la configuration de la structure des trames transmises n'évolue généralement pas, et qu'un apprentissage peut ainsi être opéré afin d'éviter d'avoir à configurer le compresseur en fonction du cas d'utilisation.
La figure 7 représente le dispositif 301 de compression de trames selon un mode de réalisation de l'invention de la demande de priorité. Le principe de compression réalisé par le compresseur est le suivant : la structure de l'intervalle temporel étant connue, le compresseur compare le contenu de l'intervalle de la trame courante par rapport au contenu de ce même intervalle sur les trames précédentes. Ce principe est schématisé à la figure 8 où il est illustré le principe de comparaison pour l'intervalle temporel de référence 2 et sur une longueur temporelle de 6 trames.
Les trames de données entrent par l'entrée 33 du compresseur 301 qui est reliée à l'entrée du premier couple d'entrée/sortie du dispositif 26. Cette entrée 33 est reliée à une mémoire tampon 34 de trames ("buffer" en anglais) mémorisant la trame courante et fonctionnant selon une logique FIFO (de l'anglais "First In First Ouf). Cette mémoire tampon 34 est reliée en sortie à une entrée d'une mémoire 35 de stockage de la trame précédente à la trame courante présente dans la mémoire 34. La mémoire 34 est également reliée en sortie à une entrée d'un bloc 36 d'analyse, laquelle entrée est reliée dans le bloc 36 à un bloc 361 de comparaison. Ce bloc 361 est ainsi destiné à comparer la trame courante avec la trame précédente à celle-ci qu'il reçoit sur une seconde entrée reliée à une sortie de la mémoire 35 de stockage. Le bloc 36 d'analyse comprend également un bloc 362 de détection de variations d'état relié en entrée à la sortie du bloc 361 de comparaison et une machine d'état 363 reliée à la sortie du bloc 362 de détection et destinée à déterminer les états actif ou statique de chacun des éléments transmis (par exemple les doublets transmis), comme il sera vu ci-après. La mémoire 34 fournit également en sortie la trame courante à l'entrée d'un extracteur 37 d'éléments actifs, ce dernier étant relié en entrée à la sortie de la machine d'état 363 du bloc d'analyse. La machine d'état est reliée en sortie parallèlement à un encodeur d'état 41 destiné à fournir des codes compacts d'identification de position des éléments actifs, ceci étant réalisé de façon systématique en fonctionnement ou sur détection de changement d'état d'activité des éléments constitutifs de la trame. Enfin, la mémoire 34 est reliée en sortie à l'entrée d'un bloc 38 de synchronisation de trames dont la sortie est reliée à l'entrée d'un compteur 39 de trames. Ce compteur 39 délivre un numéro propre à la trame courante à une première entrée d'un bloc 40 de regroupement de données construisant des blocs de données regroupant des données propres à la trame courante. Le numéro fourni par le compteur 39 permet l'identification de la trame courante. Une seconde entrée du bloc 40 de regroupement est reliée à la sortie de l'extracteur 37 alors qu'une troisième entrée est reliée à la sortie de l'encodeur 41.
Le bloc 40 de regroupement construit un bloc de données selon une méthode qui sera détaillée dans la suite et fournit ce dernier en sortie à une mémoire tampon 42 de sortie. De préférence, plusieurs blocs sont concaténés dans cette mémoire 42 avant transmission à une interface physique 43 de sortie du compresseur 301 assurant l'adaptation au type d'interface utilisé pour le couplage avec le modem 31 d'émission (Ethernet, IP, ou ATM).
Le procédé de compression mis en œuvre par le compresseur implémente les étapes suivantes :
Le bloc d'analyse 36 analyse les variations de contenu, en se basant sur la structure de la trame établie par configuration dans le cas présenté (par exemple doublet par doublet pour une trame structurée en doublets), et détecte les variations d'état. Ceci est réalisé au sein du bloc d'analyse en comparant dans le bloc de comparaison chaque doublet avec son doublet correspondant de la trame précédente au moins, le résultat étant fourni au bloc de détection 362 qui détecte et fournit des états d'activité, actif ou statique, à la machine 363, selon qu'il y a eu variation d'état du doublet ou non. Lorsqu'un doublet ne varie pas un nombre fixé de fois, par exemple trois fois (nombre de fois pouvant être beaucoup plus élevé, configurable dans la machine d'état 363), la machine d'état 363 transmet au bloc 40, via l'encodeur d'état 41 , que le contenu de ce doublet n'est plus actualisé ; le doublet est alors considéré comme étant à l'état statique. Le compresseur stoppe alors la transmission du doublet concerné.
A l'inverse, dès qu'un doublet change d'état alors qu'il était détecté comme statique, la transmission de son contenu est rétablie sans délai, la machine d'état transmettant au bloc 40 via l'encodeur d'état, un code compact d'activation d'état du doublet. Les codes qui sont transmis au bloc 40 sont représentatifs des variations d'état des éléments (en l'occurrence les doublets) et sont fonction de la structure de ces éléments. Selon une convention (qui peut être évidemment inversée ou modifiée), un 1 signale qu'un élément est actif, un 0 signale qu'un élément est statique, au sein d'une chaîne de bits représentant l'état des éléments transmis ; par exemple, pour un ensemble de deux intervalles temporels consécutifs transportant chacun quatre doublets, on pourrait avoir la combinaison suivante de codes : 1010 1111 soit AF en valeur hexadécimale. Cette suite est représentative de six doublets actifs et de deux doublets inactifs (ceux affectés du code 0). Le code indicatif de changement d'état est transmis sans délai, dès qu'un élément de la trame passe de l'état statique à l'état actif.
Afin de ne pas surcharger les trames transmises en signalisation de changement d'état, une temporisation est mise en place pour les indications de passage d'un ou plusieurs éléments de l'état actif à l'état statique. D'une part, le compresseur dispose d'une mémoire 3631 préprogrammée de la machine d'état 363 qui compte au minimum trois trames (par exemple) pour vérifier l'identicité de l'élément considéré sur les trois trames, mais en plus la mémoire tampon 42 du compresseur conserve au minimum N trames par rapport à l'indication de changement d'état précédente ; ceci permet d'espacer les signalisations de changement d'état et évite de surcharger la liaison. A l'inverse, dès qu'un élément passe de l'état statique à l'état actif, la machine d'état est programmée de manière à transmettre de façon immédiate le code de changement d'état de la trame.
Le code de changement d'état de la trame, ou code d'état, comporte tous les codes d'état des éléments portés par la trame, uniquement pour les intervalles temporels utilisés, ces codes d'état étant élaborés selon la méthode définie ci-dessus.
Par exemple, pour une trame utilisée pour transporter deux intervalles temporels, le code OOAF délivré par l'encodeur signifie que tous les éléments du premier intervalle temporel sont statiques alors que ceux du second intervalle temporel sont actifs excepté les doublets 2 et 4 (exemple vu ci-dessus 1010 1111). De cette sorte, le code de changement d'état, dit code d'état dans la suite, sert d'indication de localisation des éléments actifs de la trame. Ce code d'état est fourni par l'encodeur 41 sur les informations d'état en sortie de la machine d'état.
Les doublets pouvant par conséquent avoir deux états exclusifs stables, respectivement statique ou actif, seuls sont transmis par le bloc de regroupement les doublets qui lui ont été signalés comme actifs, en rajoutant des bits de bourrage pour compléter le bloc de données en fonction des contraintes de l'interface utilisée. Ces bits de bourrage sont gérés par un gestionnaire 401 de bits de bourrage interne au bloc de regroupement. Ces bits de bourrage feront l'objet d'explications plus détaillées dans la suite. On remarquera qu'au lieu d'informations de bourrage non utiles, il est possible d'utiliser cet espace de la trame pour y répéter des données critiques pour la restitution efficace des trames, telles que le code d'état ou le numéro de trame.
La figure 9 illustre la structure d'un bloc de données 44 délivré par le bloc 40 de regroupement du compresseur. Le bloc 44 comprend un bloc 441 de données comprimées comportant les doublets à transmettre, un code d'état de la trame courante, par exemple OOAF. Ce code d'état est représentatif de la position des éléments actifs au sein de la trame considérée.
Pour signaler un changement d'état au dispositif de décompression à l'autre bout de la chaîne de transmission (dispositif de décompression qui sera explicité dans la suite), le compresseur ajoute par l'encodeur 41 ou le bloc 40, au code d'état de la trame courante, par exemple OOAF, un code spécifique 443 signalant la présence d'un code d'état 442 au sein du bloc, ce qui signifie que le bloc de données transmis correspond à un cas de changement d'état. Selon une variante, il n'est pas joint de codes spécifiques tels que spécifiés ci-dessus accompagnant le code d'état de la trame courante mais le décompresseur détecte l'adjonction du code d'état par analyse de la longueur du bloc de données reçues. Dès que le bloc présente une longueur différente, le décompresseur est capable d'en déduire qu'un code d'état est présent en fin de bloc.
De plus, un numéro de trame 444 est adjoint en tête du bloc de données comprimées, destiné à garantir la synchronisation de la décompression des données et la prise en compte des cas de pertes de bloc de données dans la chaîne de transmission. Ce numéro de trame est comptabilisé modulo la capacité du compteur utilisé à cet effet (8 bits ou 16 bits par exemple).
Le bloc de données ainsi constitué est encapsulé dans la trame Ethernet, le paquet IP, ou la cellule ATM, en fonction du mode de transmission adopté. De préférence, plusieurs blocs sont concaténés dans la mémoire tampon
42 avant encapsulation afin de réduire le surdébit lié à l'encapsulation.
L'interface physique 43 de sortie assure l'adaptation au type d'interface utilisé pour le couplage avec le modem d'émission (Ethernet, IP, ATM).
On notera que l'avantage du choix du protocole IP vis à vis d'Ethernet est qu'il permet d'inclure des fonctions de routage optimisé et de reroutage automatique en cas de défaut d'une liaison.
On revient ici à une explication plus détaillée de l'intérêt des bits de bourrage énoncés ci-dessus. Pour cela, il a été illustré sur la figure 10, les variations de traffic sur une station de traffic pour 16 communications vocales simultanées en prenant en compte les périodes de silence. Ces variations suivent un profil statistique : la probabilité que les 16 canaux soient actifs simultanément est très faible, tout comme la probabilité que les 16 canaux soient silencieux simultanément ; en moyenne, on a 8 canaux actifs sur 16.
Or, le compresseur étant relié à un système de transmission par satellite qui intègre une fonction DAMA, l'allocation de ressources satellite se fait avec un rythme lent, par exemple toutes les 1 ,6 secondes, alors qu'au cours de ces 1 ,6 secondes, un nombre d'interlocuteurs vont passer du silence à la parole et que sur cette même période, il n'y en a pas nécessairement autant qui passent de la parole au silence, ce qui explique la marge supplémentaire à peu près égale à 50% entre l'allocation de canaux par le système à la station de traffic considérée et les canaux effectivement utilisés sur celles-ci. Le système d'allocation de ressources ne permettant pas en général la prise en compte automatique d'une marge, le compresseur rajoute des bits de marge destinés à simuler une occupation de ressources de transmission en excès par rapport à ses besoins effectifs. Les bits supplémentaires non utilisés pour la transmission de données utiles sont utilisés à des fins de redondance d'informations les plus critiques par exemple, code d'état ou numéro de trame. Par contre, dès que le dispositif de décompression doit transmettre plus d'éléments que lors du cycle précédent, FI utilise les bits de marge pour les transmettre au détriment de la transmission d'informations redondantes, le code d'état permettant de signaler quels nouveaux éléments sont actifs. Ce processus basé sur l'utilisation de bits de marge significatifs permet de lisser la charge de la liaison utilisée et donc d'adapter le dispositif de compression/décompression selon l'invention de la demande de priorité à l'inertie que présente le mécanisme d'allocation de ressources utilisé de façon classique, tout en évitant de transmettre des bits sans aucune utilité. Il est à noter que plus le cycle d'allocation de ressources est court, plus cette marge peut être réduite. Si cette marge est réduite au point qu'il ne soit pas possible de transmettre un code d'état ou un numéro de trame complet, une solution avantageuse consiste à multiplexer ces informations redondantes sur plusieurs blocs de données consécutifs, en espaçant les répétitions cycliques de ces informations par un indicateur de frontière de répétition, et en considérant que les informations ainsi multiplexées s'appliquent au bloc portant l'indicateur de frontière de répétition.
Le rôle de la fonctionnalité DAMA étant d'assurer un partage dynamique de la bande allouée en fonction des besoins courants de chaque station, en considérant N stations avec un traffic courant équilibré, dans un souci de simplification, avec 16 communications sur chaque station, on bénéficie d'un gain de multiplexage statistique considérable, si N est assez élevé (10 au minimum).
En effet, si N = 1 , les ressources réservées pour les 16 communications sont strictement égales au passage des 16 communications, soit 16 x 16 kbits/s (une communication nécessitant 16 kbits/s au niveau de l'interface A-bis). Par contre, pour N élevé (supérieur à 10), le cas idéal est approché, cas qui correspond à la suffisance théorique de la réservation de 50% de la bande totale pour une station, soit 8 x 16 kbp/s par station, ou encore pour l'intégralité des 10 stations 10 x 8 x 16 kbps pour un sens donné, cette quantité étant à doubler pour les deux sens. Plutôt que d'établir une réservation de ressources statique pour chaque station, une allocation dynamique de ressources est réalisée.
Avec le compresseur/décompresseur selon l'invention de la demande de priorité, on se sert de la fonction de détection de l'activité des doublets pour informer le centre de gestion de ressources 10 des besoins courants des stations. En l'occurrence, il y a une allocation de ressources toutes les 1 ,6 secondes et l'allocation de ressources courante se base sur les statistiques de traffic du cycle de 1 ,6 secondes précédent.
Sur la base de cette information de besoins courants fournie par le compresseur/décompressseur selon l'invention de la demande de priorité, le centre de ressources accroît artificiellement la taille des paquets transmis par ajout de bits supplémentaires au sein de chaque paquet transmis de manière à avoir une marge de ressources suffisante.
A titre d'exemple, si le besoin courant d'une station est de transmettre 50 octets toutes les 2,5 ms, on rajoute par exemple 10 octets supplémentaires de manière à ne pas perdre de doublets dans la transmission si le nombre de doublets actifs détectés augmente de 20% avant la prochaine allocation de ressources. Si cette précaution de réservation d'une marge supplémentaire n'est pas réalisée, le modem d'émission utilisé pour la transmission sature, et rejette les paquets en excès qu'il n'arrive pas à transmettre vis à vis de la capacité de transmission qui lui a été allouée pour le cycle courant.
Les informations des bits supplémentaires formant lesdits octets supplémentaires qui complètent les paquets de transmission, peuvent être de deux types : - soit des informations de bourrage, non pertinentes pour la transmission de données, et uniquement destinées à servir de marge de débit pour les raisons citées ci-dessus,
- soit des informations utiles, destinées à répéter les données les plus critiques pour la transmission : répétition du code d'état, numéro de trame et éventuellement répétition des bits d'entêté.
On pourrait éventuellement avoir la combinaison des deux types d'informations.
On notera que la répétition du code d'état peut s'avérer fort pertinente dans la mesure où la perte ou la mauvaise réception du code d'état par l'équipement destinataire pourrait entraîner une perturbation du processus de reconstruction de la trame, ce qui se traduirait par un décalage des doublets au sein de la trame reconstruite.
Le processus qui vient d'être décrit est identifié en tant que compression de niveau 1. La compression de niveau 2 complète la première en utilisant une signalisation identique, exploitant un code d'état analogue au code d'état décrit pour le niveau 1. Elle s'opère par identification du type de contenu véhiculé par le canal de transmission considéré. Chaque communication est multiplexée temporellement à raison d'un doublet à chaque trame, pour un canal comprimé à 16 kbps. Ce multiplexage temporel est lui-même structuré en trames, par exemple des trames de 320 bits toutes les 20 ms. Au cours de la durée d'une communication, un interlocuteur est alternativement actif ou silencieux. De manière non spécifique au dispositif considéré, lors des périodes de silence, la transmission des trames est maintenue mais un indicateur au sein de la trame permet de signaler que cette trame est non active. La compression de niveau 2 exploite cet indicateur pour suspendre la transmission des données relatives à la voix comprimée et pour ne transmettre que les éléments utiles de la trame de 320 bits. Pendant la durée de la transmission des informations utiles, le bit correspondant à la position de l'élément considéré dans la trame d'entrée du dispositif de compression est actif au sein du code d'état niveau 2, puis dès que ces informations utiles ont été transmises, le bit est remis à l'état inactif. Ce processus permet d'accroître l'efficacité du dispositif de compression de niveau 1 en l'étendant par interprétation des éléments non statiques mais comportant des données non utiles. La figure 11 illustre de façon détaillée un dispositif de décompression ou décompresseur 302 selon un mode de réalisation de l'invention de la demande de priorité. Une entrée reliée au modem de réception 31 est reliée à une interface 45 physique assurant l'adaptation des trames (Ethernet, IP, ou ATM) au format des blocs de données compressées selon la méthode de compression exposée.
Cette interface 45 est reliée en sortie à l'entrée d'un registe tampon 46 de type FIFO stockant les blocs de données reçus.
Une première sortie du registre 46 est liée à un extracteur 47 de numéro 444 de trames alors qu'une seconde sortie est reliée à un moyen 48 d'insertion des éléments actifs de la trame courante et une troisième sortie du registre 46 est elle reliée à un détecteur 49 de code d'état. Un compteur 50 de trames interne au décompresseur est initialisé à l'établissement de la liaison, avec un offset négatif vis à vis du numéro de la trame reçue. Cette disposition est destinée à prévenir les cas de famine dus à un retard des trames reçues vis à vis de la valeur du compteur. Un comparateur 501 compare la valeur du numéro de trames dans l'extracteur 47 et le compteur 50. Lorsqu'il y a identité entre la valeur du compteur et le numéro de trame associé au bloc présent dans le registre tampon 46, le comparateur commande à une mémoire 51 contenant la trame précédente de la délivrer à une entrée du moyen d'insertion 48. Le détecteur 49 de codes d'état, détecte le code d'état associé au bloc de données reçu, le fournit à l'entrée d'un registre 52 d'état dont la sortie est reliée à une autre entrée du moyen 48 d'insertion.
Enfin le registre mémoire 46 délivre le bloc de données reçues à une troisième entrée du moyen 48 d'insertion. Ainsi, sur identité des numéros de trame et de compteur de trames, le moyen d'insertion 48 reconstitue la trame courante à partir de la répétition de la trame précédente de la mémoire 51 et en remplaçant les éléments signalés comme actifs par les valeurs contenues dans le bloc de données reçues, et sur la base des informations signalant les positions des éléments actifs délivrées par le registre 52 d'état. La trame reconstituée est alors délivrée à une interface 53 physique assurant l'adaptation des blocs de données au format des trames véhiculées sur l'interface A-bis.
Une attention particulière doit être portée sur le fait que l'esprit de l'invention de la demande de priorité peut être étendu aux couches supérieures de données, comme expliqué ci-après : les données véhiculées au sein des trames à comprimer sont généralement elles-mêmes encapsulées au sein de trames dont le format est propriétaire ou non. La méthode de compression/décompression peut être étendue, suivant le même principe, à la compression des données situées à l'intérieur des trames. L'objectif de cette extension est d'introduire un gain de compression encore plus élevé, en éliminant toutes les données superflues.
Un exemple est l'encapsulation d'un canal voix utilisateur à 9,6 kbits/s dans une trame à 16 kbits, encapsulation effectuée en rajoutant des bits de synchronisation, de bourrage et de signalisation. La méthode de compression additionnelle est destinée à supprimer les bits de synchronisation et de bourrage, et de ne conserver que les bits de signalisation (codes d'états, ...) qui présentent un caractère dynamique, au sens donné précédemment par la détection des éléments actifs.
La synchronisation de la restitution de trames d'origine s'effectue de manière implicite, par détection de la frontière entre les blocs de données transmis.
Un intérêt particulier peut être souligné au mode de réalisation de la méthode de compression/décompression selon l'invention de la demande de priorité telle que décrite dans la suite, consistant en un passage automatique en mode non comprimé : le gain en bande passante est évalué en permanence. Dès que le flux moyen de sortie du compresseur de doublets excède le flux moyen d'entrée en termes de débit, le dispositif de compression est court-circuité, de manière synchrone sur une frontière de trame, et un indicateur est transmis au décompresseur afin de désactiver le mécanisme de décompression côté décompresseur. A l'inverse, dès que le flux moyen comprimé passe en dessous d'un certain seuil vis à vis du flux incident, le dispositif de compression/décompression est réactivé.
Le seuil est destiné à éviter le basculement intempestif du mode comprimé au mode non comprimé, notamment lorsque la charge des trames à transmettre est proche de la saturation.
En vue d'éviter toute perturbation de la liaison par satellite qui pourrait se traduire par une perte d'informations, une altération des informations transmises, voire un ajout d'informations perturbatrices et donc une perturbation sur la restitution des trames, les dispositions suivantes sont considérées, applicables de manière singulière ou combinée :
- passage automatique en mode non comprimé dès que la qualité de la liaison devient critique (monitoring de l'EtJN0 ou du BER), et/ou exploitant la détection d'erreur basée par exemple sur le CRC associé à chaque trame Ethernet, - ajout de codes de redondance cyclique aux informations les plus critiques, notamment le code d'état, destiné à sécuriser la récupération correcte de cette information,
- répétition du code d'état,
- transmission systématique du code d'état dès que la qualité de la liaison passe en dessous d'un certain seuil ou dès qu'une erreur est détectée
(erreur de séquence du numéro de trame ou erreur de CRC), - envoi du code d'état avec une cadence plus élevée lorsque la qualité de la liaison se dégrade,
- contrôle du numéro de trame associé au bloc de données reçu, afin de détecter des ruptures de séquence liées notamment à une perte de trame, et analyse du numéro de trame suivant afin de corriger une erreur passagère sur un numéro de trame.
H existe dans l'art antérieur un tramage nommé IBS ("Intelsat Business Services") utilisé pour la transmission par satellite du type de la structure de trame décrite à la figure 6. La transmission en tramage IBS est très répandue, car elle offre la possibilité de transmettre N x 64 kbps, N étant établi en fonction du besoin réel de l'opérateur de réseaux. Cependant, les modems IBS n'intégrent pas de fonctionnalité permettant de faire varier dynamiquement le débit N x 64 kbps en fonction du contenu à transmettre. Selon un mode de réalisation, le dispositif de compression 30 départage le traffic sur deux ou plus de ses sorties, chaque sortie offrant un débit fixe, activé en fonction de la charge résultant après compression par le compresseur 301 suivant la méthode décrite ci-dessus. Dès que le débit comprimé dépasse le débit réservé sur la première voie, par exemple 5 x 64 kbits/s, on décharge une partie du traffic sur une seconde voie, par exemple à 2 x 64 kbits/s, et dès que cette seconde voie est à son tour saturée, on bascule la seconde voie sur une troisième voie à, par exemple, 4 x 64 kbps, et ainsi de suite en basculant le surcroît de traffic entre les voies 2 et 3 sans interruption de la transmisssion mais en déchargeant le traffic de la voie permanente vers la voie additionnelle ainsi constituée.
Côté réception, on reconstitue les trames d'origine en concaténant les blocs de données reçus via la voie principale et via la voie additionnelle.
La figure 12 illustre une variante 303 du dispositif de décompression 302 de la figure 11 qui peut être appliquée également et avantageusement dans un réseau IP quelconque, public ou privé. Les fonctions avantageuses dans ce cas sont : la compression/décompression de données aux niveaux 1 et 2, l'ajout de numéro de trame, la décompression avec resynchronisation des trames en sortie et traitement spécifique en cas de non réception de la trame comprimée à l'instant où elle doit être restituée. Les blocs de données 44 entrent dans le décompresseur 303 par une entrée 3030. Un extracteur 304 de numéros de trames extrait les numéros de chaque trame permettant de les identifier. D'autre part les blocs 44 sont fournis à une mémoire (305) de mémorisation des blocs de données. Sur la figure 12, sont illustrés 6 blocs de données caractérisés par leurs numéros 444 de trames représentés chacun par un bloc plein. La première case de chaque bloc représente le code d'état 442 du bloc et les cases suivantes correspondent aux données comprimées 441.
Une ligne discontinue référencée A sur la figure 12 entoure notamment la partie commune avec la figure 11 pour la restitution des trames d'origine. Celle-ci ayant été déjà décrite et expliquée, on n'y reviendra pas ici. En outre, le dispositif 303 comprend un circuit 307 d'initialisation de compteur recevant le numéro de la trame courante ainsi ainsi que le nombre de blocs de données mémorisés dans la mémoire 305.
Lors de l'initialisation du dispositif de décompression, le circuit 307 initialise le compteur 50 en le synchronisant avec le premier numéro de trame reçu par le décompresseur.
En outre, sur détection répétée d'écart entre les numéros de trames reçus et la sortie courante du compteur par la suite, la synchronisation par le circuit d'initialisation est réitérée.
Le fonctionnement est le suivant : les trames décomprimées sont destinées à être conservées dans la mémoire 305 du dispositif de décompression tant que le numéro de trame qui leur est respectivement associé n'est pas identique au numéro de trame délivré par le compteur de trames local compte tenu d'un offset négatif, pour permettre une certaine souplesse dans la restitution des trames et pour compenser les fluctuations temporelles induites par le système de transmission, ce qui arrive souvent lors d'une transmission par satellite ou dans les réseaux terrestres notamment IP, alors que les trames sont censées être restituées à un rythme constant et immuable. Dès que l'identité se produit au niveau du comparateur 501 , la trame pour laquelle l'identité est apparue est alors appliquée à la sortie du dispositif du décompression. Si aucune trame ne répond au numéro de la trame à restituer en sortie du dispositif de décompression, la trame précédente est répétée et/ou un code d'erreur est généré par un générateur 307 de signalisation d'absence de trames à destination d'un centre non représenté de gestion du système de télécommunications. Si l'erreur de non-identité entre le numéro de trame courante et le numéro de trame délivré par le compteur de trames local du dispositif de décompression se répète sur plusieurs trames consécutives, le compteur de trames local est resynchronisé sur les identifiants de trames reçus.
L'offset négatif appliqué sur la sortie du compteur de trames est destiné à établir une marge permettant de couvrir la plage de fluctuations temporelles induites par le système de transmission par satellite.
On voit sur le schéma de la figure 12 qu'au lieu d'utiliser une FIFO telle que celle utilisée sur le mode de réalisation de la figure 11 , on utilise une mémoire buffer, permettant de réordonner les blocs de données reçus, sur la base du numéro de bloc associé à chaque bloc de donnée, numéro représenté dans les cases pleines, le circuit d'initialisation permettant d'initialiser le compteur au démarrage, ou à chaque fois qu'une rupture de séquence répétée se produit.
L'initialisation du compteur local est opérée en fonction des statistiques de variation du nombre de blocs présents dans le buffer, en régulant la valeur minimale pour qu'elle soit toujours supérieure à 1 en tenant compte d'une marge supplémentaire, et inférieure à la capacité du buffer exprimée en nombre de blocs maximum.
Si le nombre de blocs stockés atteint la taille du buffer exprimée en nombre de blocs max, une alarme est générée par le générateur 306, signifiant qu'un comportement anormal du réseau est constaté (fluctuations temporelles trop importantes).
Ce dispositif de décompression selon cette variante présente donc l'avantage de pouvoir d'une part recevoir des blocs de données en séquence désordonnée grâce à la mémoire 305, et d'autre part pouvoir supporter des fluctuations de délai de transmission grâce à l'offset introduit.
Ce qui est décrit dans la suite est directement lié à l'esprit de l'invention de la présente demande.
Le principe de la présente invention consiste en l'analyse du contenu de chaque canal (porté par deux bits dans les précédents modes, mais qui peuvent l'être de façon non limitative par un, deux, quatre ou huit bits selon le mode de transmission) ; si le canal analysé est constitué par la répétition consécutive d'un motif de référence ou fenêtre de référence ("référence pattern" en anglais) tout au long d'une fenêtre d'analyse, il est comprimé ; par exemple, pour un motif de référence sur 4 bits, correspondant à l'état du bit considéré au cours des 4 dernières trames précédant la fenêtre d'analyse courante : - si la trame de référence = 1011 par exemple, - le canal est comprimé si au cours de la fenêtre d'analyse, le contenu successif du canal considéré (codé sur un bit dans le cas présent) est égal à : abcdabcdabcdabcd si au moins 1 bit diffère de la répétition cyclique du motif de référence, le canal est considéré comme actif, c'est à dire non statique, et son contenu est transmis intégralement pour la fenêtre d'analyse courante ; pour un canal comprimé, aucune donnée n'est transmise hormis un descripteur de canal actif ou ACD (pour "Active Channel Descriptor" en anglais), qui permet d'identifier la position des canaux actifs au sein de la trame à reconstituer. Le descripteur ACD est également dénommé code d'état (référencé 442 dans les précédents modes de réalisation de la demande de priorité).
En conséquence, au lieu de se baser sur l'état d'un seul bit par canal pour détecter le passage à l'état statique, on exploite l'état du bit au cours des N dernières trames précédant la fenêtre d'analyse courante. Un mode de réalisation du procédé de compression est illustré à la figure
13, avec N = 4.
On remarque que les deux premiers canaux de la fenêtre d'analyse 70 se répète avec une période de 4 trames consécutives, à l'identique du motif de référence 71 constituée par l'état du canal lors des 4 dernières trames précédant la fenêtre 70 d'analyse courante. Une décision de copression du motif répété est alors prise.
Le dispositif 301' de compression selon l'invention, illustré sur la figure
14, est analogue à celui 301 de la figure 7, à l'exception d'une mémoire 34' de mémorisation de L*N trames courantes formant la fenêtre d'analyse 70 et d'une mémoire 35' de mémorisation des N trames précédant la fenêtre d'analyse formant le motif de référence.
De même, le dispositif 302' de la figure 15 est analogue à celui de la figure 11, à ceci près du remplacement de la mémoire 51 par une mémoire 51' de mémorisation du motif de référence (les 4 dernières trames de données précédant la trame compressée courante).
Le procédé est alors identique au procédé de la demande de priorité exposé ci-dessus :
- du côté du compresseur, suppression des canaux statiques de la fenêtre courante, transmission à chaque fenêtre d'analyse du code d'état ACD permettant de spécifier la position de chaque canal actif au sein de la trame d'entrée, suivi du contenu concaténé de chaque canal actif ; - du côté du décompresseur, extraction//détection du code d'état ACD par le détecteur 49, puis restitution de la structure de la trame non comprimée par insertion du contenu de chaque canal actif à la position spécifiée par le code d'état ACD, avec répétition pour chaque canal statique du contenu de son bit statique correspondant tiré du motif de référence (processus nouveau, au lieu du maintien du bit de référence du canal statique considéré), grâce à la comparaison/mémorisation du contenu des N dernières trames précédant le passage du canal à l'état statique. On notera que le bloc 40 reçoit également le motif de de référence. Ce bloc 40 a pour fonction de transmettre périodiquement entre deux blocs de données 44' le motif de référence.
On aborde désormais un aspect particulièrement avantageux de l'invention qui répond au besoin de sécurisation du procédé de récupération des canaux concaténés, transmis sous forme sérialisée.
En effet, un problème peut survenir suite à un défaut de sérialisation ou de séquencement se traduisant par un décalage des données transmises, à droite si des canaux déclarés non actifs ont été insérés par erreur, à gauche si des canaux déclarés actifs n'ont pas été insérés.
La figure 16 représente une structure 44' de trame compressée selon la méthode de compression de l'invention à partir d'un enssemble 500 de NT trames E1 et qui refournit en fin de chaîne, côté décompresseur, les NT trames E1 :
Cette structure commence classiquement par au moins un bit 446 de synchronisation et se termine par des bits 447 de bourrage.
Lorsque le dispositif fonctionne correctement, le nombre de bits du champ 441 ' dit CAC (pour "concatenated active channels" en anglais) est égal au nombre de bits à 1 dans le code d'état, caractérisant la position des canaux actifs au sein de la trame d'entrée, multiplié par le nombre NT de trames entrant dans la fenêtre d'analyse.
Par exemple, si ACD = 0 1 0 1 1 1 0 1 en valeur binaire, où 5 bits sont à 1 , signifiant que 5 canaux sont actifs pour la fenêtre d'analyse courante, et si NT = 16, signifiant que la fenêtre d'analyse porte sur 16 trames d'entrée au niveau du compresseur, alors le nombre de bits du champ CAC est égal à 5 x NT = 80 bits ; le dispositif compare les 8 bits de la trame reçue, situés 80 bits après la fin de l'ACD CRC 445; si aucune erreur de formatage ou de transmission ne s'est produite, le champ ainsi obtenu est égal à la valeur établie pour un délimiteur 448 agencé juste après le CAC. Cependant, le délimiteur qui fixe la frontière entre le champ « concatenated active channels » et les bits de bourrage peut être décalé vis à vis de la position qu'il est censé occuper.
Plusieurs erreurs sont possibles, induites par des erreurs binaires induites au niveau de l'ACD, de l'ACD CRC, ou du délimiteur.
Pour détecter et traiter un tel cas, qui résulterait en une erreur de décompression, différentes actions sont réalisées ; elles sont toutes basées sur l'analyse du contenu du délimiteur de la trame compressée reçue (tout de suite après le champ « concatenated active channels » tel qu'exploité à partir de l'ACD reçu), et sur l'exploitation du champ de l'ACD CRC (Code de Redondance Cyclique) , qui permet de détecter une erreur dans la transmission de l'ACD (ou dans le CRC associé à l'ACD).
Le délimiteur présente une valeur fixe, établie du côté du compresseur, et égale à 1111 0000 par exemple.
Tous ces cas sont traités succesivement par calcul du CRC associé à l'ACD, comparaison du CRC calculé avec l'ACD CRC reçu, et comparaison du champ reçu, consécutif au champ « concatenated active channels » avec la valeur fixée pour le délimiteur, suivant le processus suivant : - cas normal : si l'ACD CRC et le délimiteur sont corrects, alors la décompression est effectuée en utilisant l'ACD reçu ;
- si l'ACD CRC est incorrect mais si le délimiteur est correct, alors « erreur ACD CRC », la décompression est effectuée en utilisant l'ACD reçu ;
- si l'ACD CRC est correct mais le délimiteur est incorrect, alors « erreur délimiteur », la décompression est effectuée en utilisant l'ACD reçu ;
- si l'ACD CRC et le délimiteur sont tous deux incorrects, un test est réalisé pour détecter si le champ du délimiteur est correct en se basant sur l'ACD de la trame compressée précédente (les changements d'activité de canaux sont généralement nettement moins fréquents que la période des trames compressées) ; si le test est positif, alors « erreur ACD », la décompression est effectuée en utilisant l'ACD de la trame compressée précédente ; si le test est négatif, alors « erreur décompression », il y a suspension de la décompression et sortie de trames vides. Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et d'autres modes de réalisation de l'invention peuvent être facilement imaginés par l'homme du métier.

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif de compression de données (301'), destiné à compresser un ensemble (500) de trames (60) courantes de données d'un flux de données, ces trames étant de structure définie selon une pluralité d'intervalles temporels, un premier groupe d'intervalles temporels étant tels que chacun d'eux soit décomposé selon une pluralité de bits d'informations portant respectivement un canal de communication, caractérisé ce que ledit dispositif de compression comprend :
- des moyens (40) de transmission d'un motif de référence comprenant les N trames précédant l'ensemble (500) de trames courantes, avec N entier supérieur ou égal à 1 ,
- des moyens (36, 361 , 362, 363) d'analyse de l'état actif ou statique d'au moins un canal compris dans une fenêtre d'analyse (70) des trames (60) courantes, l'état actif, respectivement statique, de ce canal lui étant attribué lorsque la comparaison du contenu de ce canal dans les N bits comparés entre les N trames d'un motif (71) de référence avec les N bits correspondants des N trames de la fenêtre d'analyse montre une variation de contenu pour au moins l'un des bits, respectivement une stabilité de contenu pour l'ensemble des N bits,
- des moyens (37.CAC) d'extraction du contenu des canaux actifs de la fenêtre d'analyse en fonction des états actifs des bits fournis par lesdits moyens d'analyse,
- des moyens (41 , ACD) de localisation aptes à fournir des indications de localisation desdits bits actifs et statiques dans la trame courante en fonction des états actifs et statiques des bits fournis par lesdits moyens d'analyse,
- des moyens (40) de regroupement d'au moins un identifiant du bloc courant, du contenu des bits actifs et de leur localisation respective au sein d'un bloc (44) de données à émettre.
2. Dispositif selon la revendication 1 , caractérisé en ce qu'il comprend des premiers moyens (34') de mémorisation des N trames précédant la fenêtre d'analyse courante formant le motif de référence.
3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comprend des seconds moyens (35') de mémorisation des trames (60) courantes formant la fenêtre d'analyse.
4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la fenêtre d'analyse a une longueur de L*N trames, avec L > 1 , de telle sorte que les bits sont regroupés par blocs (700) de N bits formant ainsi L blocs de N bits et en ce que pour chaque bit correspondant spatialement au sein des L blocs se succédant, la répétition des mêmes contenus entraîne une décision d'inactivité du bloc de N bits.
5. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens (39) d'identification de trames pour fournir un identifiant (444) propre à chaque trame compressée.
6. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdits moyens de localisation comportent des moyens (41) de génération d'un code d'états significatif des états respectifs desdits bits des trames d'entrée.
7. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que lesdits moyens (36, 361 , 362, 363) d'analyse comprennent des moyens de comparaison (361) du contenu de la fenêtre d'analyse avec celui du motif de référence, des moyens (362) de détection de variation d'états en fonction de ladite comparaison et des moyens (363) de détermination de l'état actif ou statique de chacun des bits, respectivement des blocs de N bits.
8. Dispositif selon la revendication 7 combinée à la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens (363) de détermination comprennent des troisièmes moyens de mémorisation (3631) pour mémoriser un nombre L correspondant au nombre de blocs de bits de largeur N à considérer avant qu'un bloc soit identifié comme passant de l'état actif à celui de statique.
9. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il comprend des quatrième moyens de mémorisation (42) pour mémoriser plusieurs blocs (44) de données avant de procéder à l'émission.
10. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que lesdits moyens de regroupement comprennent un gestionnaire (401) de données de bourrage, apte à gérer des données à transmettre de façon complémentaire dans le bloc (44) par rapport aux données comprises dans ledit premier groupe d'intervalles temporels.
11. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce qu'il comporte une pluralité de sorties pour émission des blocs de données (44), chaque sortie offrant un débit prédéterminé, le dispositif étant préprogrammé de manière à diriger les blocs de données vers les sorties de manière sélective selon leur niveau respectif de saturation de débit.
12. Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'il comporte une première sortie à débit fixe et une sortie à débit variable apte à recevoir le bloc de données.
13. Dispositif selon la revendication 11 , caractérisé en ce qu'il comporte au moins trois sorties, une première à débit fixe, une seconde à débit fixe et qui est activée dès que le débit excède la capacité de celui offert sur la première sortie, et une troisième sortie qui est activée à la place de la seconde dès que la capacité disponible sur les première et seconde sorties apparaît à son tour insuffisante, l'activation alternative des première et seconde sorties permettant d'augmenter, respectivement de décroître, par pas prédéterminés la capacité allouée à la liaison à laquelle le dispositif de compression est relié en fonction des besoins courants.
14. Bloc de données comprenant un groupe (441 ') de données comprimées à partir d'un ensemble (500) de trames (60) de données de structure définie selon une pluralité d'intervalles temporels, un premier groupe d'intervalles temporels étant tels que chacun d'eux soit décomposé selon une pluralité de bits portant respectivement un canal de communication, caractérisé en ce que, l'état actif, respectivement statique, de ce canal lui étant attribué lorsque la comparaison du contenu de ce canal dans les N bits comparés entre les N trames d'un motif (71) de référence avec les N bits correspondants de N trames (60) montre une variation de contenu pour au moins l'un des bits, respectivement une stabilité de contenu pour l'ensemble des N bits, le groupe (441 ') de données comprimées comprend le contenu des canaux actifs des trames (60), et en ce que le bloc comprend en outre un identifiant propre au bloc, et des indications de localisation desdits bits actifs au sein des trames (60).
15. Bloc de données selon la revendication 14, caractérisé en ce que lesdites indications de localisation comprennent un code d'état (442', ACD) représentatif de la position desdits bits actifs au sein des trames (60).
16. Bloc de données selon l'une des revendications 14 à 15, caractérisé en ce que l'identifiant de trame est un numéro (444) de trame qui est modulo la capacité de moyens de comptage de trames d'un dispositif de compression de données selon l'une des revendications 1 à 13.
17. Bloc de données selon l'une des revendications 14 à 16, caractérisé en ce que le groupe (441 ') de données comporte également des données complémentaires à transmettre de façon complémentaire dans le bloc (44) par rapport aux données comprises dans ledit premier groupe d'intervalles temporels.
18. Bloc de données selon la revendication 17, caractérisé en ce que lesdites données complémentaires comportent des données dites de bourrage aptes à permettre l'obtention d'une marge de sécurité lors de l'allocation des ressources de transmission à la liaison considérée, et/ou des données dites utiles répétant des données pertinentes comprises dans ledit premier groupe d'intervalles temporels.
19. Bloc de données selon la revendication 18, caractérisé en ce que les données utiles appartiennent au groupe {données d'entêté ; identifiant de la trame courante ; indications de localisation desdits éléments actifs dans la trame courante ou code d'état}.
20. Bloc de données selon l'une des revendications 14 à 19, caractérisé en ce que le groupe (441') de données comprimées est suivi de façon adjacente par un champ de délimitation (448) marquant la fin du groupe (441') de données comprimées.
21. Dispositif de décompression de données, destiné à décompresser un bloc (44') de données compressées, ledit bloc de données comprenant un groupe (441 ') de données compressées à partir d'un ensemble (500) de trames (60) courantes de données de structure définie selon une pluralité d'intervalles temporels, un premier groupe d'intervalles temporels étant tels que chacun d'eux soit décomposé selon une pluralité de bits portant respectivement un canal de communication, caractérisé en ce qu'il comprend des quatrième moyens (51 ') de mémorisation d'un motif de référence reçu comportant les N trames précédant le bloc courant de données comprimées, N > 1, et étant entendu, l'état actif, respectivement statique, de ce canal lui étant attribué lorsque la comparaison du contenu de ce canal dans les N bits comparés entre les N trames du motif (71) de référence avec les N bits correspondants des N trames de la fenêtre d'analyse montre une variation de contenu pour au moins l'un des bits, respectivement une stabilité de contenu pour l'ensemble des N bits, le dispositif de décompression comprend :
- des moyens (49) de détection d'indications de localisation des bits actifs du groupe (441 ') de données dans un groupe de données (441 ') du bloc (44'),
- des cinquième moyens (52) de mémorisation desdites indications de localisation des éléments actifs, - des moyens (48) d'insertion des bits statiques et actifs détectés en fonction de leur localisation respective indiquée, de manière à reformer les trames courantes.
22. Procédé de gestion de ressources de bande passante dans un système de télécommunications entre stations de traffic transmettant des blocs
(44') de données par liaison satellite, un tel bloc de données comprenant un groupe (441 ') de données comprimées à partir d'un ensemble de trames (60) de données de structure définie selon une pluralité d'intervalles temporels, un premier groupe d'intervalles temporels étant tels que chacun d'eux soit décomposé selon une pluralité de bits d'informations portant respectivement un canal de communication, et ledit système comprenant un centre (10) de gestion desdites ressources, caractérisé ce que ledit système étant pourvu, pour au moins une station, de moyens (36, 361 , 362, 363) d'analyse de l'état actif ou statique de N bits compris dans une fenêtre d'analyse (70) des trames (60) courantes, avec N > 1 , l'état actif, respectivement statique, de ce canal lui étant attribué lorsque la comparaison du contenu de ce canal dans les N bits comparés entre les N trames d'un motif (71) de référence avec les N bits correspondants des N trames de la fenêtre d'analyse montre une variation de contenu pour au moins l'un des bits, respectivement une stabilité de contenu pour l'ensemble des N bits, le procédé comprend au niveau du centre de gestion :
- une étape de réception d'une information représentative des canaux actifs analysés d'au moins un bloc (44') de données, - une étape d'allocation de ressources pour la station, qui est en fonction de ladite information.
23. Procédé de gestion de ressources selon la revendication 22, caractérisé en ce que l'information représentative des bits actifs transmise provient d'une requête de ressources de ladite au moins station à destination du centre de gestion, destinée à faire varier les ressources de transmission de la station chaque fois qu'un bit passe de l'état actif à statique, ou réciproquement.
24. Procédé de gestion de ressources selon la revendication 22, caractérisé en ce que l'étape de réception de l'information représentative des bits actifs analysés fait suite à une étape de détection des bits actifs sur la liaison de transmission de la station dans le système.
25. Procédé de gestion de ressources selon l'une des revendications 22 à 24, caractérisé en ce que l'étape d'allocation de ressources consiste à déterminer une taille de blocs de données et/ou une période de transmission conférées à la station qui est en fonction de ladite information, pour permettre une transmission d'au moins les bits actifs.
26. Procédé de gestion de ressources selon l'une des revendications 22 à 25, caractérisé en ce que l'étape d'allocation de ressources pour la station s'effectue en fonction de ladite information à partir de laquelle une marge supplémentaire est pris en compte de façon opportune entre le nombre de bits actifs et le dimensionnement des ressources allouées à chaque liaison des stations du système.
27. Procédé de gestion de ressources selon l'une des revendications 22 à 26, caractérisé en ce que ledit système comprend un gestionnaire (401) de données complémentaires apte à ajouter des données complémentaires sur la liaison établie pour ladite au moins station lui assurant ainsi une marge de ressources.
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