WO2007110413A1 - Allocation de ressources en fonction de la duree de vie de requetes emanant de differents noeuds - Google Patents

Allocation de ressources en fonction de la duree de vie de requetes emanant de differents noeuds Download PDF

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WO2007110413A1
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Grégoire GUIBE
Pablo Diaz
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Thales
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    • H04W88/08—Access point devices

Definitions

  • the invention relates to a method and a resource allocation system. It applies in a communications network, particularly to communications in a radio network.
  • the present invention finds its application in the field of radio networks operating on the principle of time division multiple access or "TDMA” (abbreviated Anglo-Saxon Time Division Multiple Access).
  • TDMA time division multiple access
  • frequency division multiplexing Frequency-Division Multiple Access or FDMA
  • FDMA Frequency-Division Multiple Access
  • TDMA time division multiple access
  • a station or a node of the network plays the role of coordinator of the network by assigning the transmission times to different users or services according to their needs.
  • This node can be called central node, master node, 0 "scheduler” or "cluster head” in English.
  • each network node can be associated with a user or service.
  • Ad hoc networks have the advantage of allowing high-speed transfers and the possibility of interconnection with existing structures. Implementing this type of network requires very precise and fair allocation management between users or services. Moreover, in such a network, the data to be transmitted do not all have the same needs.
  • the voice "expires" quickly (around 250ms) and therefore the transmission delays must be minimized.
  • the loss of some packets of this type of data does not significantly deteriorate the quality of transmission.
  • the background traffic class which corresponds to secondary traffic with no real-time constraints, such as e-mail
  • the data may be subject to deadlines, but it is imperative that all the packets be transmitted.
  • QoS quality of service
  • the needs expressed by the nodes can be related to the quality of service (QoS) of the associated service.
  • Quality of service is specified by QoS parameters expressing characteristics intended for data transfer such as throughput, transit time, accuracy, and reliability.
  • Classes can be based on a number of parameters such as priority, interface or original program;
  • US Patent 2003/0198204 discloses a method and a system for allocating resources for the transmission of data subject to data constraints.
  • Quality of Service QoS
  • This system makes it possible to order the traffic by basing itself, initially, on static allocation parameters and then, by adapting this order thanks to compensation coefficients calculated according to the flow, waiting time in the queue waiting and priority.
  • node or "station” is understood to mean any entity of the network implemented in hardware or software that may be the entry point or the exit point of an exchange or transmission of data or data. information between stations.
  • a request characterizes a resource requirement, for example, a transmission slot ("slot in English"), associated with an application or a service class expressed by a node of a network with a mechanism allocation (the scheduler).
  • a need may include an end-to-end QoS specification.
  • the invention relates to a method for allocating resources in a communication network comprising a plurality of nodes adapted to transmit and receive data and a central node adapted to allocate resources, characterized in that it comprises at least the following steps: least one node sends one or more requests R nq t to the central node, each request R nq t being associated with a need q-,; the central node assigns a lifetime ⁇ t qi to each request
  • each request R nq t is ordered in a queue as a function of the lifetime ⁇ tqi and the time of reception t R of the request, - the m first queries R nq t in the queue are retrieved for m available transmission times,
  • the distribution of the transmission instants is recorded in a signaling flag and then transmitted from the scheduler to the nodes.
  • the lifetime can be attributed to a request according to the application associated with the request.
  • queries associated with urgent or important applications can be placed at the beginning of the queue.
  • the lifetime can be attributed to a request based on a quality of service (QoS) associated with the request.
  • QoS quality of service
  • the lifetime can be attributed according to the temporal constraints of the application associated with the request or according to the time allowed for the application. transfer of the data associated with the request. This makes it possible to satisfy the most urgent requests and to provide a scheduling that responds to the real urgency of the packets.
  • the network is for example an ad hoc network.
  • the lifetime assigned to a request can depend on the number of nodes of the network that will have to cross the data to be transmitted. This ensures end-to-end data transmission over a network.
  • a TDMA protocol can be used.
  • the resources to be allocated can be the moments of transmission.
  • queries are ordered in the queue according to the quality of service of the requests, an expiry time for a request being defined starting from the lifetime allocated to the request and the instant of receipt of the request.
  • the method may include a step of discriminating between perishable queries and non-perishable queries.
  • the method may, for example, further include a step of checking whether the requests are out of date, and eliminating the out-of-date request (s) from the queue. This allows the management of out-of-date data and thus respond to time constraints imposed by the services associated with the requests.
  • Query verification can, for example, consist of comparing the expiry time of each request with the current instant and in the case where the expiry time of a request is less than the current instant. , the query is eliminated.
  • each request is given an output lifetime and an output expiration time, defined from the life time at the output of the request, is compared with the instant of reception. of the query, with the current moment. In the case where the expiry time at the output of a request is less than the instant in progress, the request is eliminated.
  • the network is for example a radio network.
  • the lifetime assigned to a request can be adjusted based on the priority or time constraints associated with the request. This makes it possible to provide these requests with a competitive advantage in the access to the resource since they will be systematically preferred in the ranking in the queue.
  • the invention also relates to a resource allocation system in a communication network comprising a plurality of nodes adapted to transmit and receive data and a central node adapted to allocate resources, characterized in that several nodes are equipped with a suitable processor. to: send one or more requests R nqt to the central node, each request R nq t being associated with a need q u and that the central node is equipped with a processor adapted to:
  • the method and the resource allocation system according to the invention have the following advantages in particular: they make it possible to optimize the allocation of resources; they allow an allocation that is equitable between the nodes of a network; they make it possible to satisfy the priorities of the services associated with the nodes; they provide service guarantees in terms of speed and delay, whether point-to-point or end-to-end transfers; and - they make it possible to take into account the temporal constraints of the data to be transmitted and to guarantee a scheduling according to the real urgency of the data.
  • the data are not interlaced by priority or flow but by real time constraints, and therefore by their real urgency. This interleaving is dependent on the data and not the flows, and therefore naturally adapts to the "burst" and non-deterministic nature of traffic such as voice, since it acts packet by packet.
  • FIG. 1 shows an example of an ad hoc network with several nodes and a central node
  • FIGS. 2A to 2C illustrate exchanges of data in the network of FIG. 1
  • Figure 3 details the steps of the method according to one embodiment of the invention
  • Figures 4A to E illustrate the method detailed in Figure 3
  • FIG. 5 illustrates a data control step according to a variant of the invention
  • FIG. 6 illustrates a data control step according to another variant of the invention.
  • Figure 1 schematizes an example of an ad hoc network 1 operating on the principle of TDMA (multiple access by time division).
  • the network 1 comprises a central node 2 and a plurality of nodes 3 connected to each other and to the central node 2 by communication links.
  • Each node 3 is equipped with transmission / reception means and is associated with a service or a user.
  • the central node 2 is also equipped with transmission / reception means and plays the role of coordinator or "scheduler" of the network by assigning the transmission instants to the nodes 3 according to their needs q.
  • the need q may correspond to a quality of service.
  • Nodes 3 may be mobile or non-mobile, for example, microcomputers, cordless telephones, digital television sets.
  • the communication links can be either wired links or wireless links, for example, radio links.
  • FIGS. 2A to 2C generally illustrate the exchanges of data in the network of FIG. 1.
  • Transmission time requirements are specified in a two-dimensional space (Time and Import, Quality of Service) from the applications associated with the nodes via a system known per se to specify the characteristics of a data stream, such as the use of the TOS "type of service" field of the IP packet header, the interpretation of the TCP / UDP header port that indicates the corresponding application or the use of multiple queues. From the requests received, the scheduler 2 determines the distribution of the times of transmission as will be explained below.
  • the scheduler 2 transmits to the nodes 3, the distribution of transmission times that has been defined, as shown in Figure 2B.
  • Nodes 3 use the transmission times assigned to them to transmit data packets to their recipient as shown in Figure 2C.
  • FIGS. 3, 4A to 4C there is illustrated an example of the method for allocating transmission times for the various nodes. This process comprises the following steps:
  • the scheduler 2 receives requests for resources or requests R nq t emitted by the nodes 3 where n represents the node requesting the resource, q the quality of service (QoS) associated with this request R nqt and M instant of reception of the request R nqt by the scheduler 2.
  • FIG. 4A illustrates a first series of requests, Ri3o, Ri2o, R120 R100, R23o, R23o, R220 and R210 of two nodes N1 and N2 of the network, the requests being ranked according to quality of service qO to q3.
  • the scheduler 2 allocates a lifetime ⁇ t q j to each request R nq t, depending on the quality of service qi associated with the request R nq t.
  • the lifetime ⁇ t qi allocated to each request R nq t is chosen, for example, according to the temporal constraints of the application associated with the request.
  • FIG. 4A illustrates the allocation of the lifetime ⁇ t qi to the first set of requests received by the scheduler at a time TO.
  • FIGS. 4B and 4C illustrate the allocation of the lifetimes associated with a second series of requests Rm, R231 R221, R201 and a third series of requests. requests Ri32, Ri22, R232 R212, R202, respectively received by the scheduler at times T1 and T2.
  • the qualities of services q the highest are then privileged and placed before, when scheduling in the queue when the instants of expirations t + ⁇ t q ⁇ requests are equal.
  • the method thus provides a queue where high priority queries are preferred, giving a satisfactory order of real urgency for queries.
  • a fourth step 34a and 34b it is verified that the requests R nq t in the queue are not out of date.
  • This control step consists in comparing the current instant Tc with the expiry time t + ⁇ t q ⁇ of the request R nq t. If the expiry time t + ⁇ t q ⁇ of the request R nq t is less than the current instant Tc, the request R nq t is eliminated from the queue as represented in FIG. 4E.
  • the first m requests R nqt in the queue are retrieved for m transmission times available as shown in Figure 4E.
  • a sixth step 36 the retrieved queries are ordered by node n as shown in FIG. 4E.
  • a seventh step 37 the distribution of the transmission instants is recorded in a signaling flag and then transmitted from the scheduler to the nodes.
  • the method does not include the fourth step 34a and 34b of controlling and eliminating out-of-date requests.
  • the control step consists of defining output constraints distinct from the constraints imposed for the scheduling of the list. For this, we can assign a lifetime output ⁇ U for each request.
  • the input lifetime ⁇ t qi aimed as appropriate, solely to benefit the requests of a given priority or QoS, does not always correspond to the actual acceptable constraints.
  • the verification of out-of-date requests consists of comparing the expiration time in output, defined from the output life time and the instant of receipt of the request, with the current instant. Thus, requests with an exit expiration time lower than the current time will be eliminated from the queue.
  • the method may further comprise a discrimination step between perishable requests and non-perishable requests.
  • FIG. 5 illustrates a variant of the invention in which the method comprises a discrimination step 52 between perishable requests and non-perishable requests and a control step 53 where the perishable requests are then checked, according to one of the control methods described hereinabove. above, to check if they are out of date or not.
  • Non-stale and non-perishable queries such as queries associated with e-mail, are kept in queue 54 for sending the allocation to the nodes.
  • FIG. 6 illustrates another variant of the invention in which the method comprises a control step 63 in which the non-perishable requests are re-scaled in the queue 61 and the out-of-date requests are eliminated in the case where it is not possible. more minutes of transmission to allocate. This helps to manage queue congestion and ensure the highest quality of service requests.
  • the step of controlling perishable and non-perishable requests may consist in allocating a dummy life to non-perishable requests. This lifetime is chosen, for example, according to the priority of the traffic, making it more or less competitive, but is not taken into account by the output control. Non-perishable requests are added to requests allocated according to the temporal urgency order without any verification of their possible expiry.
  • the lifetime can be allocated to each request or refined according to one or more of the following criteria: the application associated with the request, the temporal constraints related to the application and / or the number of nodes of the network that the data will have to traverse.

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Abstract

Procédé et système d'allocation de ressources dans un réseau de communication (1) comportant plusieurs noeuds (3) adaptés à émettre et recevoir des données et un noeud central (2) adapté à allouer des ressources, caractérisé en ce qu'il comporte au moins les étapes suivantes: au moins un noeud (3) émet une ou plusieurs requêtes (Rnqt) vers le noeud central, chaque requête (Rnqt) étant associée à un besoin (qi); le noeud central (2) attribue une durée de vie (Δtqi) à chaque requête (Rnqt) en fonction du besoin (qi) de la requête, et on ordonne chaque requête (Rnqt) dans une file d'attente en fonction de la durée de vie (Δtqi) et de l'instant de réception (tR) de la requête.

Description

ALLOCATION DE RESSOURCES EN FONCTION DE LA DUREE DE VIE DE REQUETES EMANANT DE DIFFERENTS NOEUDS
L'invention concerne un procédé et un système d'allocation de ressources. Elle 5 s'applique dans un réseau de communications, en particulier aux communications dans un réseau radio.
La présente invention trouve son application dans le domaine des réseaux radio fonctionnant sur le principe de l'accès multiple à répartition dans le temps ou 0 « TDMA » (abrégé en anglo-saxon de Time Division Multiple Access).
Elle s'applique entre autre et de façon non exclusive aux communications dans un réseau distribué « ad hoc » et en particulier dans un réseau de type ad hoc dont les données présentent un caractère d'urgence. 5
II existe plusieurs techniques permettant de partager des ressources entre les différents utilisateurs ou services d'un réseau. Le multiplexage en fréquence (en anglais Frequency-Division Multiple Access ou FDMA), par exemple, consiste à diviser la bande passante d'un support de communication en bandes de 0 fréquences distinctes. Le multiplexage temporel ou l'accès multiple à répartition dans le temps (TDMA) consiste à diviser le temps en petits intervalles ou fenêtres temporelles parfois appelées « slots » en anglais, et à attribuer un intervalle de temps donné à chaque service ou utilisateur. Les utilisateurs émettent alors des données sur des intervalles de temps différents. 5
Dans un réseau ad hoc, fonctionnant sur le principe du TDMA, une station ou un nœud du réseau joue le rôle de coordinateur du réseau en attribuant les instants de transmission aux différents utilisateurs ou services en fonction de leurs besoins. Ce nœud peut être appelé nœud central, nœud maître, 0 « ordonnanceur » ou « cluster head » en anglais. Chaque nœud du réseau, par exemple, peut être associé à un utilisateur ou à un service. Les réseaux de type ad hoc présentent comme avantage de permettre des transferts de haut débit et la possibilité d'interconnexion avec des structures existantes. La mise en œuvre de ce type de réseau nécessite une gestion des allocations très précise et équitable entre les utilisateurs ou les services. De plus, dans un tel réseau, les données à transmettre n'ont pas toutes les mêmes besoins. Par exemple, la voix « périme » rapidement (à environs 250ms) et il faut donc minimiser les délais de transmission. Par contre, la perte de quelques paquets de ce type de données ne détériore pas de manière significative la qualité de transmission. En revanche, pour la classe trafic de fond qui correspond à des trafics secondaires sans contraintes de temps réel, comme par exemple le courrier électronique, les données peuvent être soumises aux délais mais il est impératif que tous les paquets soient transmis. Les besoins exprimés par les nœuds peuvent être liés à la qualité de service (QoS) du service associé. La qualité de service est spécifiée par des paramètres de QoS exprimant des caractéristiques prévues pour le transfert de données telles que le débit, le temps de transit, l'exactitude et la fiabilité.
Différents procédés de gestion de files d'attente pour l'allocation des ressources sont actuellement connus de l'art antérieur, par exemple :
• le premier arrivé est le premier servi ou en anglo-saxon « FIFO ou First in First out »; • l'ordonnancement statique avec priorités absolues ou en anglo-saxon
« priority queuing »;
• l'ordonnancement juste des paquets en fonction des flux détectés ou en anglo-saxon « weighted fair queuing ou flow based queuing »;
• l'ordonnancement en fonction d'une classe de trafic déterminé ou en anglo-saxon « class based queuing ou CBQ ». Les classes peuvent être basées sur un nombre de paramètres tels que la priorité, l'interface ou le programme d'origine; et
• l'ordonnancement statique avec priorités relatives calculées sur une demande de garantie de bande passante ou en anglo-saxon « Custom queuing ».
Le brevet US 2003/0198204 divulgue un procédé et un système d'allocation de ressources pour la transmission de données soumises à des contraintes de qualité de Service (QoS). Ce système permet d'ordonner les trafics en se basant, dans un premier temps, sur des paramètres d'allocation statiques puis, en adaptant cet ordre grâce à des coefficients de compensation calculés en fonction du flux, du temps d'attente dans la file d'attente et de la priorité.
Cette approche s'adapte bien à des trafics de type isochrones comme la vidéo. Toutefois, dans le cas de sources non déterministes (la voix par exemple dépend des locuteurs), la compensation ne semble pas suffisante pour rendre l'approche exploitable. L'adaptation s'effectue peu à peu et ne peut pas répondre de façon immédiate à des trafics fortement variables.
Par ailleurs, dans ce système, la notion de péremption des données ou de délai n'est pas absolue et ne permet donc pas de garantir des délais imposés par certaines applications. Par exemple, la voix qui « périme » rapidement.
Bien qu'elles soient efficaces, les différentes techniques d'allocation de ressources dans l'art antérieur présentent un certain nombre d'inconvénients :
- elles ne garantissent pas un ordonnancement selon la réelle urgence des données; - elles ne supportent pas de classification absolue selon des notions de délai ou de péremption de données et donc elles ne permettent pas de garantir des délais imposés par certaines applications; et
- elles ne résolvent pas les problèmes d'ordonnancement pour les trafics fortement variables et non déterministes.
Dans la description, on désigne par « nœud » ou « station » toute entité du réseau, implémentée en matériel ou logiciel qui peut être le point d'entrée ou le point de sortie d'un échange ou d'une transmission de données ou d'informations entre stations.
Une requête caractérise un besoin de ressource, comme par exemple, un instant de transmission ("slot en anglais"), associé à une application ou une classe de service exprimée par un nœud d'un réseau auprès d'un mécanisme d'allocation (l'ordonnanceur). Un besoin peut indiquer notamment une spécification de qualité de service de bout en bout.
L'invention concerne un procédé d'allocation de ressources dans un réseau de communication comportant plusieurs nœuds adaptés à émettre et recevoir des données et un nœud central adapté à allouer des ressources, caractérisé en ce qu'il comporte au moins les étapes suivantes : au moins un nœud émet une ou plusieurs requêtes Rnqt vers le nœud central, chaque requête Rnqt étant associée à un besoin q-, ; - le nœud central attribue une durée de vie Δtqi à chaque requête
Rnqt en fonction du besoin q\ de la requête, et on ordonne chaque requête Rnqt dans une file d'attente en fonction de la durée de vie Δtqi et de l'instant de réception tR de la requête, - les m premières requêtes Rnqt dans la file d'attente sont récupérées pour m instants de transmission disponibles,
- les requêtes récupérées sont ordonnées par nœud n,
- la répartition des instants de transmission est inscrite dans un drapeau de signalisation et ensuite transmise de l'ordonnanceur aux nœuds.
Dans un mode de réalisation de l'invention, la durée de vie peut être attribuée à une requête selon l'application associée à la requête. Ainsi, les requêtes associées à des applications urgentes ou importantes peuvent être placées au début de la file d'attente.
La durée de vie peut être attribuée à une requête en fonction d'une qualité de service (QoS) associée à la requête. Ceci permet une classification de requêtes selon la qualité de service de l'application associée et permet de respecter les priorités entre les différents niveaux de qualité de service. Ainsi, les requêtes de haute priorité peuvent être privilégiées dans le classement de la file d'attente.
La durée de vie peut être attribuée en fonction des contraintes temporelles de l'application associée à la requête ou en fonction du temps admissible pour le transfert des données associées à la requête. Ceci permet de satisfaire les requêtes les plus pressées et de fournir un ordonnancement répondant à la réelle urgence des paquets.
Le réseau est par exemple un réseau ad hoc. La durée de vie attribuée à une requête peut dépendre du nombre de nœuds du réseau que devront traverser les données à transmettre. Ceci permet d'assurer la transmission des données de bout en bout d'un réseau.
On peut utiliser un protocole TDMA. Ainsi, les ressources à allouer peuvent être les instants de transmission.
Dans un mode de réalisation pour des instants d'expirations égaux, on ordonne les requêtes dans la file d'attente selon la qualité de service des requêtes, un instant d'expiration pour une requête étant défini à partir de la durée de vie allouée à la requête et l'instant de réception de la requête.
Le procédé peut comporter une étape consistant à discriminer entre les requêtes périssables et les requêtes non-périssables. Le procédé peut, par exemple, comporter en outre une étape où l'on vérifie si les requêtes sont périmées, et on élimine la ou les requêtes périmées de la file d'attente. Ceci permet la gestion des données périmées et ainsi de répondre à des contraintes temporelles imposées par les services associés aux requêtes.
La vérification des requêtes peut, par exemple, consister à comparer l'instant d'expiration de chaque requête avec l'instant en cours et dans le cas où l'instant d'expiration d'une requête est inférieur à l'instant en cours, la requête est éliminée.
Dans un autre mode de l'invention, on alloue à chaque requête une durée de vie en sortie et on compare un instant d'expiration en sortie, défini à partir du temps de vie en sortie de la requête, et l'instant de réception de la requête, avec l'instant en cours. Dans le cas ou l'instant d'expiration en sortie d'une requête est inférieur à l'instant en cours, la requête est éliminée. Le réseau est par exemple un réseau radio.
Dans un mode de réalisation, on peut régler la durée de vie attribuée à une requête en fonction de la priorité ou les contraintes temporelles associées à la requête. Ceci permet de fournir à ces requêtes un avantage concurrentiel dans l'accès à la ressource puisqu'elles seront systématiquement privilégiées dans le classement dans la file d'attente.
L'invention concerne aussi un système d'allocation de ressources dans un réseau de communication comportant plusieurs nœuds adaptés à émettre et recevoir des données et un nœud central adapté à allouer des ressources, caractérisé en ce que plusieurs nœuds sont équipés d'un processeur adapté à : émettre une ou plusieurs requêtes Rnqt vers le nœud central, chaque requête Rnqt étant associée à un besoin qu et en ce que le nœud central est équipé d'un processeur adapté à :
- attribuer un temps de vie ΔtQ à chaque requête Rnqt reçue par le nœud central selon le besoin q-, de ladite requête Rnqt; et
- ordonner chaque requête Rnqt reçue dans une file d'attente en fonction de la durée de vie Δtqi et de l'instant de réception tR de ladite requête Rnqt, les m premières requêtes Rnqt dans la file d'attente sont récupérées pour m instants de transmission disponibles, les requêtes récupérées sont ordonnées par nœud n, - la répartition des instants de transmission est inscrite dans un drapeau de signalisation et ensuite transmise de l'ordonnanceur aux nœuds.
Le procédé et le système d'allocation de ressources selon l'invention présentent notamment les avantages suivants : ils permettent d'optimiser l'allocation des ressources ; ils permettent une allocation qui est équitable entre les nœuds d'un réseau ; - ils permettent de satisfaire les priorités des services associées aux nœuds ; ils permettent de fournir des garanties de service en terme de débit et de délai, qu'il s'agisse de transferts point à point ou de bout à bout ; et - ils permettent de tenir compte des contraintes temporelles des données à transmettre et garantir un ordonnancement selon la réelle urgence des données.
De plus, les données ne sont pas entrelacées par priorité ou par flux mais par réelles contraintes temporelles, et donc par leur réel degré d'urgence. Cet entrelacement est dépendant des données et non des flux, et s'adapte donc naturellement au caractère « burst » et non-déterministe de trafics tel que la voix, puisqu'il agit paquet par paquet.
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront mieux à la lecture de la description qui suit donnée à titre illustratif et nullement limitative en référence aux figures annexées dans lesquelles : la figure 1 schématise un exemple d'un réseau ad hoc avec plusieurs nœuds et un nœud central; - les figures 2A à 2C illustrent des échanges des données dans le réseau de la figure 1 ; la figure 3 détaille les étapes du procédé selon un mode de réalisation de l'invention; les figures 4A à E illustrent le procédé détaillé dans la figure 3; - la figure 5 illustre une étape de contrôle de données selon une variante de l'invention; et la figure 6 illustre une étape de contrôle de données selon une autre variante de l'invention.
Afin de mieux faire comprendre l'objet de l'invention, l'exemple qui suit donné à titre illustratif concerne un réseau de communications ad hoc.
La figure 1 schématise un exemple d'un réseau ad hoc 1 fonctionnant sur le principe du TDMA (accès multiple par division temporelle). Le réseau 1 comporte un nœud central 2 et une pluralité de nœuds 3 reliés entre eux et au nœud central 2 par des liens de communication. Chaque nœud 3 est équipé de moyens d'émission/réception et est associé à un service ou à un utilisateur. Le nœud central 2 est aussi équipé de moyens d'émission/réception et joue le rôle de coordinateur ou « ordonnanceur» du réseau en attribuant les instants de transmission aux nœuds 3 en fonction de leurs besoins q. Le besoin q peut correspondre à une qualité de service.
Les nœuds 3 peuvent être mobiles ou non mobiles, par exemple, des micro- ordinateurs, des téléphones sans fils, des postes de télévision numériques. Les liens de communication peuvent être soit des liaisons filaires, soit des liaisons sans fils, par exemple, des liaisons radio.
On notera que le procédé selon l'invention s'applique aussi pour tout autre protocole de communication.
Les figure 2A à 2C illustrent d'une façon générale les échanges des données dans le réseau de la figure 1.
Dans une première étape illustrée dans la figure 2A, chaque nœud 3 émet au moins une requête, sous la forme d'un paquet de données contenant les demandes des instants de transmission, à l'Ordonnanceur 2. Une requête correspond à un paquet de données qui contient une demande d'un instant ou des instants de transmission pour un nœud 3 donné.
Les besoins d'instants de transmission sont spécifiés dans un espace à deux dimensions (Temporel et Importance, qualité de service) issues des applications associées aux nœuds via un système = connu en soi pour spécifier les caractéristiques d'un flux de données, tel que l'utilisation du champ TOS « type of service » de l'entête des paquets IP, l'interprétation du port des entêtes TCP/UDP qui indique l'application correspondante ou l'utilisation de multiples files d'attentes. A partir des requêtes reçues, l'ordonnanceur 2 détermine la répartition des instants de transmission comme il sera expliqué ci-après.
L'ordonnanceur 2 transmet aux nœuds 3, la répartition des instants de transmission qui a été définie, comme représenté sur la figure 2B.
Les nœuds 3 utilisent les instants de transmission qui leur ont été attribués pour transmettre des paquets de données vers leur destinataire comme illustré à la figure 2C.
Sur les figures 3, 4A à 4C, on a illustré un exemple du procédé d'allocation des instants de transmission pour les différents nœuds. Ce procédé comporte les étapes suivantes :
Dans une première étape 31 , l'ordonnanceur 2 reçoit des demandes de ressources ou requêtes Rnqt émises par les nœuds 3 où n représente le nœud demandant la ressource, q la qualité de service (QoS) associée à cette requête Rnqt et M'instant de réception de la requête Rnqt par l'ordonnanceur 2. La figure 4A illustre une première série des requêtes, Ri3o,Ri2o, R120 R100, R23o,R23o, R220 et R210 de deux nœuds N1 et N2 du réseau, les requêtes étant classées selon leur qualité de service qO à q3.
Dans une deuxième étape 32, l'ordonnanceur 2 alloue une durée de vie Δtqj à chaque requête Rnqt, en fonction de la qualité de service qi associée à la requête Rnqt. La durée de vie Δtqi allouée à chaque requête Rnqt est choisie, par exemple, en fonction des contraintes temporelles de l'application associée à la requête. La figure 4A illustre l'allocation de la durée de vie Δtqi à la première série de requêtes reçues par l'ordonnanceur à un instant TO. Aux requêtes associées à la qualité de service q3 est attribuée une durée de vie Δq3=0, et aux requêtes associées à la qualité de service q2, q1 et qO sont attribuées respectivement une durée de vie Δq2, Δq1 et ΔqO où ΔqO>Δq1>Δq2. Les figures 4B et 4C illustrent l'allocation des durées de vie associées à une deuxième série de requêtes Rm, R231 R221, R201 et une troisième série de requêtes Ri32,Ri22, R232 R212, R202, reçues respectivement par l'ordonnanceur aux temps T1 et T2.
Dans une troisième étape 33a, 33b, l'ordonnanceur 2 récupère les requêtes Rnqt en partant de la plus pressée jusqu'à la moins pressée. Il ordonne ensuite les requêtes Rnqt dans une file d'attente en respectant les instants d'expiration des requêtes comme représenté sur la figure 4D. L'instant d'expiration pour une requête Rnqt est défini par t+Atqι.
L'ordre pour deux requêtes Rniqm et Rn2q2t2 ayant respectivement une durée de vie Δtqi et Δtq2 est imposée par la relation suivante :
h + Δf?1 < t2 + Atq2 <» RnUqUl < RnXq2n
Pour des instants d'expiration t+Atq égaux, on discrimine les requêtes par qualités de service q associés aux requêtes. C'est à dire que l'on a :
h + A*qι = *2 + Δtq2,qr > q21 «• RnUqUl < R n2, ,,?2,f2
Les qualités de services q les plus hautes (priorités croissantes selon leur importance) sont alors privilégiées et placées devant, lors de l'ordonnancement dans la file d'attente lorsque les instants d'expirations t+Λtqι des requêtes sont égaux. Le procédé fournit ainsi une file d'attente où les requêtes de priorité élevée sont privilégiées, donnant un ordre satisfaisant d'urgence réelle des requêtes.
Dans une quatrième étape 34a et 34b, on vérifie que les requêtes Rnqt dans la file d'attente ne sont pas périmées. Cette étape de contrôle consiste à comparer l'instant en cours Tc avec l'instant d'expiration t+Λtqι de la requête Rnqt. Si l'instant d'expiration t+Λtqι de la requête Rnqt est inférieur à l'instant en cours Tc, la requête Rnqt est éliminée de la file d'attente comme représenté sur la figure 4E. Dans une cinquième étape 35, les m premières requêtes Rnqt dans la file d'attente sont récupérées pour m instants de transmission disponibles comme illustré à la figure 4E.
Dans une sixième étape 36, les requêtes récupérées sont ordonnées par nœud n comme représenté sur la figure 4E.
Dans une septième étape 37, la répartition des instants de transmission est inscrite dans un drapeau de signalisation et ensuite transmise de l'ordonnanceur aux nœuds.
Le procédé selon invention décrit ci-dessus peut être réalisé selon de nombreuses variantes. Ainsi, selon certaines variantes le procédé ne comporte pas la quatrième étape 34a et 34b de contrôle et d'élimination des requêtes périmées.
Selon une variante de l'invention on peut affiner ou régler la durée de vie Δtqi attribuée aux requêtes. A cet effet, on peut diminuer, voire annuler une durée de vie Δtqi pour les applications à très fortes contraintes temporelles ou haute priorité par exemple la voix. Ceci permet de fournir à ces requêtes un avantage concurrentiel dans l'accès à la ressource puisqu'elles seront systématiquement privilégiées dans le classement dans la file d'attente.
Selon une autre variante de l'invention, l'étape de contrôle consiste à définir des contraintes en sortie distinctes des contraintes imposées pour l'ordonnancement de la liste. Pour cela, on peut attribuer une durée de vie en sortie Δ U à chaque requête. La durée de vie en entrée Δ tqi, visant selon les cas, uniquement à avantager les requêtes de telle ou telle priorité ou QoS, elle ne correspond pas toujours aux contraintes réelles acceptables. On peut, par exemple, pour les requêtes à très fortes contraintes temporelles pour lesquelles on s'est imposé des durées de vie nulles pour l'ordonnancement (la voix par exemple) autoriser une marge du niveau de la sortie correspondant à la durée de vie réelle acceptable afin de permettre l'allocation. Dans ce cas, la vérification des requêtes périmées consiste à comparer l'instant d'expiration en sortie, défini à partir du temps de vie en sortie et l'instant de réception de la requête, avec l'instant en cours. Ainsi, les requêtes avec un instant d'expiration en sortie inférieur à l'instant en cours seront éliminées de la file d'attente.
Dans le cas de données qui doivent être transmises quoiqu'il arrive, comme par exemple le trafic de fond, le procédé peut comporter en outre une étape de discrimination entre requêtes périssables et requêtes non périssables.
La figure 5 illustre une variante de l'invention dans laquelle le procédé comporte une étape de discrimination 52 entre requêtes périssables et requêtes non périssables et une étape de contrôle 53 où les requêtes périssables sont ensuite contrôlées, selon une des méthodes de contrôle décrites ci-dessus, pour vérifier si elles sont périmées ou pas. Les requêtes non-périmées et non périssables, comme par exemple les requêtes associées au courrier électronique, sont gardées dans la file d'attente 54 pour l'émission de l'allocation aux nœuds.
La figure 6 illustre une autre variante de l'invention dans laquelle le procédé comporte une étape de contrôle 63 dans laquelle les requêtes non périssables sont re-échelonnées dans la file d'attente 61 et les requêtes périmées sont éliminées dans le cas où il ne reste plus d'instants de transmission à allouer. Ceci permet de gérer la congestion de la file d'attente et d'assurer les requêtes de qualité de service la plus forte.
L'étape de contrôle des requêtes périssables et non périssables peut consister à allouer une durée de vie factice aux requêtes non périssables. Cette durée de vie est choisie, par exemple, selon la priorité du trafic, le rendant plus ou moins concurrentiel, mais n'est pas prise en compte par le contrôle de sortie. Les requêtes non périssables sont ajoutées aux requêtes allouées suivant l'ordre d'urgence temporelle sans qu'il y ait de vérification sur leur éventuelle péremption.
Selon encore d'autres variantes de réalisation, la durée de vie peut être allouée à chaque requête ou affinée en fonction d'un ou plus des critères suivants : l'application associée à la requête, les contraintes temporelles liées à l'application et/ou le nombre de nœuds du réseau que devront traverser les données.
Ce procédé peut être interface à un mécanisme de « sessions » de niveau MAC « type mode connecté » ou de niveau réseau « type RSVP » qui est à même de fournir les caractéristiques d'urgence et d'importances des données à transmettre.
On notera que le procédé selon l'invention peut, sans sortir du cadre d'invention, s'appliquer à tout autre type de réseau et à des canaux de propagation de nature quelconque.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé d'allocation de ressources dans un réseau de communication (1) comportant plusieurs nœuds (3) adaptés à émettre et recevoir des données et un nœud central (2) adapté à allouer des ressources, caractérisé en ce qu'il comporte au moins les étapes suivantes : au moins un nœud (3) émet une ou plusieurs requêtes (Rnqt) vers le nœud central (2), chaque requête (Rnqt) étant associée à un besoin (q{) ;
- le nœud central (2) attribue une durée de vie (Δtqi) à chaque requête (Rnqt) en fonction du besoin (qi) de la requête, et on ordonne chaque requête (Rnqt) dans une file d'attente en fonction de la durée de vie (Δtqi) et de l'instant de réception (tR) de la requête, les m premières requêtes Rnqt dans la file d'attente sont récupérées pour m instants de transmission disponibles,
- les requêtes récupérées sont ordonnées par nœud n,
- la répartition des instants de transmission est inscrite dans un drapeau de signalisation et ensuite transmise de l'ordonnanceur aux nœuds.
2. Procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce que la durée de vie (Δtqi) est attribuée à une requête (Rnqt) selon l'application associée à la requête .
3. Procédé selon l'une des revendications 1 à 2, caractérisé en ce que la durée de vie (Δtqi) est attribuée à une requête (Rnqt) en fonction d'une qualité de service (QoS) associée à la requête (Rnqt)-
4. Procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce que la durée de vie (Δtqi) attribuée à une requête (Rnqt) dépend du nombre de nœuds du réseau que devront traverser les données à transmettre.
5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'on utilise un protocole TDMA et les ressources à allouer sont les instants de transmission.
6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que, pour des instants d'expirations égaux, on ordonne les requêtes (Rnqt) dans la file d'attente selon la qualité de service (QoS) des requêtes (Rnqt), un instant d'expiration pour une requête étant défini à partir de la durée de vie (Δtqi) allouée à la requête (Rnqt) et l'instant de réception (tR) de la requête (Rnqt).
7. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte une étape consistant à discriminer entre les requêtes périssables et les requêtes non-périssables.
8. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte une étape où l'on vérifie si les requêtes (Rnqt) sont périmées, et on élimine la ou les requêtes périmées de la file d'attente.
9. Procédé selon l'une des revendications 7 à 8, caractérisé en ce que la vérification des requêtes (Rnqt) consiste à comparer l'instant d'expiration de chaque requête avec l'instant en cours et dans le cas ou l'instant d'expiration d'une requête est inférieur à l'instant en cours la requête (Rnqt) est éliminée.
10. Procédé selon l'une des revendications 7 à 9, caractérisé en ce qu'on alloue à chaque requête (Rnqt) une durée de vie en sortie et on compare un instant d'expiration en sortie, défini à partir du temps de vie en sortie de la requête (Rnqt), et l'instant de réception de la requête (Rnqt) avec l'instant en cours et dans le cas ou l'instant d'expiration en sortie d'une requête (Rnqt) est inférieur à l'instant en cours la requête (Rnqt) est éliminé.
11. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le réseau (1) est un réseau radio.
12. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on peut régler la durée de vie (Δtqi) attribuée à une requête (Rnqt) en fonction de la priorité ou les contraintes temporelles associées à la requête (Rnqt).
13. Système d'allocation de ressources dans un réseau de communication (1 ) comportant plusieurs nœuds (3) adaptés à émettre et recevoir des données et un nœud central (2) adapté à allouer des ressources, caractérisé en ce que plusieurs nœuds (3) sont équipés d'un processeur adapté à :
- émettre une ou plusieurs requêtes (Rnqt) vers le nœud central (3) (2), chaque requête (Rnqt) étant associée à un besoin (qi), et en ce que le nœud central est équipé d'un processeur adapté à :
- attribuer un temps de vie (ΔtQ) à chaque requête (Rnqt) reçue par le nœud central (3) selon le besoin (qi) de ladite requête (Rnqt); et ordonner chaque requête (Rnqt) reçue dans une file d'attente en fonction de la durée de vie (Δtqi) et de l'instant de réception (tR) de ladite requête (Rnqt),
- les m premières requêtes Rnqt dans la file d'attente sont récupérées pour m instants de transmission disponibles, les requêtes récupérées sont ordonnées par nœud n,
- la répartition des instants de transmission est inscrite dans un drapeau de signalisation et ensuite transmise de l'ordonnanceur aux nœuds.
14. Système selon la revendication 13, caractérisé en ce que le réseau (1 ) est un réseau radio.
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