WO2009007630A1 - Procede de gestion dynamique des ressources radio d'un reseau maille - Google Patents

Procede de gestion dynamique des ressources radio d'un reseau maille Download PDF

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WO2009007630A1
WO2009007630A1 PCT/FR2008/051207 FR2008051207W WO2009007630A1 WO 2009007630 A1 WO2009007630 A1 WO 2009007630A1 FR 2008051207 W FR2008051207 W FR 2008051207W WO 2009007630 A1 WO2009007630 A1 WO 2009007630A1
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WO
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node
child
nodes
network
pilot
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Application number
PCT/FR2008/051207
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English (en)
Inventor
Julien Riera
Miloud Abdi
Original Assignee
France Telecom
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W40/00—Communication routing or communication path finding
    • H04W40/02—Communication route or path selection, e.g. power-based or shortest path routing
    • H04W40/22—Communication route or path selection, e.g. power-based or shortest path routing using selective relaying for reaching a BTS [Base Transceiver Station] or an access point
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L45/00—Routing or path finding of packets in data switching networks
    • H04L45/26—Route discovery packet
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L45/00—Routing or path finding of packets in data switching networks
    • H04L45/42—Centralised routing

Definitions

  • the field of the invention is that of meshed topology telecommunication networks, commonly called mesh networks or “mesh network” in English.
  • the mesh topology describes the structure of a telecommunication network whose equipment, commonly called nodes, are connected gradually by links, usually radio or wire, forming a structure in the form of a net, without central hierarchy.
  • the invention relates to a method of dynamic management of radio resources in a telecommunications mesh network.
  • a piece of equipment of a mesh network must choose a routing path traversing several nodes of the mesh network and be allocated a given resource such as a bandwidth of a communication channel.
  • a known method is to grant each device a specific time slot, also called "time slot" in English, in a frame of fixed duration.
  • the allocation of the bandwidth of the channel is done by time multiplexing: the different time intervals of the determined duration frame are respectively assigned to different equipment that can transmit and / or receive in turn using the entire band passing of the channel used.
  • a mesh network has a very flexible topology because it allows a node to choose any routing path. This topology also makes it possible to easily modify the routing paths over time, for example in the event of establishing or breaking a link between two nodes of the network.
  • a mesh network such as a Wimax network defined in the specifications referenced 802.16 and following established by the IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers), we distinguish classically the pilot nodes CBS (for "Core Base Station” in English), connected directly to the heart of the network by a radio or wire link, and the meshed nodes MBS (for "Mesh Base station” in English), connected to each other by a radio link.
  • the pilot nodes CBS for "Core Base Station” in English
  • MBS for "Mesh Base station” in English
  • the meshed nodes MBS 1 and the pilot node CBS 2 connected to the network core 3 by a radio or wire link 4 are each characterized by a service zone 5 corresponding to their radio coverage area and represented on this figure by a hexagon.
  • One or more user stations 6, denoted SS (for "Subscriber Station” in English) may be within a service area 5.
  • SS for "Subscriber Station” in English
  • user station is meant any user equipment able to establish a radio connection or wired with the MBS or CBS nodes, for example a mobile radio terminal, a private base station or any equipment equipped with a communicating card.
  • a resource reservation mode adapted for data transmission over a path comprising several nodes is the mesh mode ("Mesh mode" in English).
  • the principle of resource reservation in mesh mode that we call centralized scheduling supposes the establishment of a hierarchy between the nodes of the routing path: the node at the origin of the path, for example a CBS node, constitutes the top of the hierarchy, while the node closest to the user station is at the bottom of the hierarchy.
  • Two neighboring nodes with one jump, respectively upstream and downstream (in the sense of a transmission of the node CBS top to the user station), are called parent node and child node. Note that a node of the routing path having two neighboring nodes with a jump, respectively upstream and downstream, plays both the role of child node vis-à-vis the upstream node and the parent node role vis-à-vis screw of the downstream node.
  • each node of a routing path must route data from or to its own user stations, ie those directly connected to it, as well as data from or to to neighboring nodes at a jump.
  • a child node In the centrally scheduled resource reservation mesh mode, a child node must request from its parent node both the resources needed to deliver services to its own user stations and the resources required by its own child node (s).
  • the CBS node originally at the top of the hierarchy, allocates resources to its own child nodes, and these resources are distributed step by step to all its offspring.
  • a routing table is defined at the origin of the hierarchy, in the CBS node or core network. It contains information characterizing the routing paths from the CBS node and traversing one or more MBS nodes of the hierarchy. For each routing path, the various MBS nodes are for example indexed in the routing table as a function of the number of links, or jumps, separating the node CBS and the considered node ("Hop Count" in English) and numbered, for example , relative to the number of children from the same parent node by a relative child index ("child index").
  • the MBS nodes referenced 1-1, 1-2 and 1-3 are respectively the first, second and third nodes connected by a jump to the node CBS 2, that is to say neighbors to a jump from the CBS node.
  • a mesh node MBS in with ⁇ ⁇ ⁇ and " ⁇ i is connected to CBS node by a succession of i jumps and is the nth child node of the upstream MBS node in the hierarchy, itself connected to the CBS node by a succession of i jumps.
  • two mesh nodes of the network can have the same pair of indices in. For the sake of clarity and in connection with FIG.
  • a routing protocol adapted to the mesh network for example the Optimized Link State Routing Protocol (OSLR), makes it possible to exchange control and information messages between the nodes and updates the topology of the network regularly.
  • OSLR Optimized Link State Routing Protocol
  • the routing table describing the state of the connection between the nodes is transmitted to the nodes of the network and the routing is performed jump by jump.
  • the management of the radio link connections in a mesh network is performed by the regular broadcast by the CBS node to its neighboring nodes at a jump of a network configuration message which makes it possible to maintain the communication between the different nodes.
  • This message is broadcast step by step and the MBS nodes thus have information about the topology of the network and the number of jumps that separate it from the CBS node.
  • the management of resource allocation is also performed by scheduling methods.
  • each MBS node of a routing path estimates its own resource requirements, receives any resource requirements requested by its child node (s). it adds to its own needs, and then sends a request for resource request to its parent node.
  • a node must Retransmit the request from the downstream (child) node to the upstream (parent) node, adding its own resource requirements.
  • the CBS node thus receives requests for resources from all the nodes of its descendants, transmitted gradually, through its child nodes.
  • the CBS node allocates available resources between its child nodes and its own user stations, that is, those directly connected to it or defers the resource allocation commands of the hierarchy issued by the core network.
  • the allocation of resources is effected by broadcasting, during a dedicated time slot, a resource allocation message to its child nodes, neighbors at a hop. This message is supplemented by a centralized scheduling message specifying the relative child indices of its child nodes corresponding to the establishment of a list of two-hop neighbors for the CBS node. These messages are transferred step by step by the nodes of the hierarchy of each routing path.
  • the allocation of resources to the user stations directly connected to the CBS node or to an MBS node is on the other hand commonly performed by point-to-multipoint type PMP ("Point to Multipoint” in English) or point to point ("Point to Point” in English), as defined for example in the IEEE 802.16 specifications.
  • PMP Point to Multipoint
  • Point to Point Point to Point
  • the centralized scheduling for routing paths starting from a given CBS node thus makes it possible to ensure the transmission and / or reception of data for all the user stations connected to the mesh network by optimizing the use of the global resources of the network. .
  • All the child nodes of the failing node are then forced to attach to new neighbor nodes at a jump to restore their access to the core network.
  • a failure of the MBS node 2-2 would require the MSBs 3-1 and MBS 3-2, whose initial routing paths are represented in dashed lines 7 and 8, respectively, to negotiate a resource allocation with the nodes likely to offer new routing paths to the CBS node
  • the MBS3-1 node may need to negotiate resources with node 2-1 and node MBS3-2 with nodes MBS3-1 or MBS3-1 1 .
  • a resource management alternative in a meshed topology network relies on distributed node scheduling, also described in the IEEE 802.16 specification. In this case, requests and resource allocations are made directly between two neighboring nodes at a jump.
  • the distributed scheduling mechanism is based on the exchange of request messages and resource allocation messages between two neighboring nodes at a hop without using a CBS pilot node. In this reservation mode, the coordinated distributed scheduling and the uncoordinated distributed scheduling are distinguished.
  • the resource allocation by a parent node in the case of a coordinated distributed scheduling, is performed from the knowledge of the scheduling states of the neighboring two-hop nodes. These scheduling states are then updated by broadcasting a message to its neighbors with two jumps.
  • Uncoordinated distributed scheduling realizes resource allocation regardless of two hop neighbor scheduling states. Also, in order to limit any data collision due to the potential simultaneous use of the same resource by several nodes, such as the bandwidth of a communication channel the node that allocates a resource verifies the availability of this resource over a given period. The availability of the resource, for example, can be declared effective if the time slots that can be allocated are not used for data transmission between any two neighboring nodes with one or two jumps during this period.
  • the distributed scheduling mechanisms allow, in case of failure of a node, the rapid establishment of an alternate routing path. However, they do not make it possible to guarantee an optimized management of the resources available in the mesh network because the distribution of the resource is only local, and moreover these mechanisms do not make it possible to ensure a non-collision of the data and thus a quality service for user stations in particular for uncoordinated distributed scheduling.
  • the problem of the invention therefore consists in proposing an alternative solution offering dynamic management of the resources of a mesh network while guaranteeing the quality of service for all the user stations of this mesh network.
  • the invention relates to a dynamic resource management method in a mesh network comprising a pilot node (CBS) and a set of mesh nodes (MBS) connected to the pilot node by at least one jump and organized according to a hierarchical structure , wherein a resource allocation operation at the mesh nodes of the network is centrally performed from the pilot node, the method comprising a step of detection by a node, called "parent”, of an unavailability of a node, called "child”, neighbor to a jump of the parent node,
  • a step of determining new routing paths between the parent node and the child nodes of the unavailable node a local distribution step on the new resource routing paths previously allocated by the pilot node to the child node unavailable from a current resource allocation message.
  • the invention therefore consists in detecting the failure of a node as soon as possible in order to activate new routing paths locally without intervention of the pilot node and thus to ensure continuity of service for the stations downstream of this faulty node. .
  • the step of detection by the parent node of the unavailability of its child node is performed by detection of the non-retransmission of the information broadcast message by the child node.
  • Detection of the unavailability of a node on non-retransmission detection of the information broadcast message thus makes it possible to avoid signaling or dedicated information exchanges between the parent node and the child nodes and therefore not to use additional resources.
  • the information broadcast message is a network configuration message comprising network node hierarchy information or a resource allocation message including information for allocating resources to the mesh nodes.
  • the step of distributing the resources previously allocated by the pilot node (CBS) to the child node unavailable on the new routing paths is performed according to a distributed scheduling mode.
  • the use of the distributed scheduling mode thus makes it possible to favor the implementation of a local decision and to distribute the resources of the unavailable node as soon as possible.
  • the dispatching step on the new routing paths of the resources previously allocated to the unavailable child node includes an evaluation of the resources needed on the new routing paths from the information of the network configuration message and the resource allocation message and an additional resource negotiation step for new routing paths.
  • a new centralized resource allocation operation from the pilot node is initiated after the local dispatching step on the new resource routing paths previously allocated to the child node unavailable in the previous centralized resource allocation operation.
  • the method further includes a step of negotiating additional resources for the new routing paths during the new centralized resource allocation operation.
  • the invention also relates to a device for dynamic management of resources of a mesh network comprising a pilot node (CBS) and a set of mesh nodes (MBS) connected to the pilot node by at least one jump and organized according to a hierarchical structure, in which a resource allocation operation to the mesh nodes of the network is centrally performed from the pilot node, the device comprising - means for detection by a node, called "parent", of a node unavailability, called "child”, neighbor to a jump from the parent node,
  • CBS pilot node
  • MVS mesh nodes
  • the invention also relates to a node of a mesh network comprising a dynamic resource management device of a mesh network as previously described, which node may be a mesh node MBS or a pilot node CBS.
  • the invention also relates to a mesh network comprising a pilot node (CBS) and a set of mesh nodes (MBS) comprising a dynamic resource management device as previously described.
  • CBS pilot node
  • MBS mesh nodes
  • FIG. 2 represents a resource management method according to the invention implemented in a mesh node of the network
  • FIG. 3 represents an example of modification of the routing paths according to the invention after the failure of a node
  • FIG. 4 represents a functional block diagram of a mesh node according to the invention.
  • FIG. 1 represents an example of a mesh network topology in which the routing paths are represented by dashed lines connecting the different nodes of the network.
  • the method comprises a first step El of broadcasting a network configuration message.
  • the management of the connections between the different nodes of the mesh network represented in FIG. 1 is achieved by the regular broadcast of a network configuration message sent by the CBS node to its neighboring nodes at a jump.
  • This network configuration message is rebroadcast step by step by the MBS nodes, through the mesh network, here during dedicated time slots.
  • an MBS node is called a “parent node” when it has the role of transmitting to at least one other MBS node, called “child node”, a message from the CBS node and to broadcast through the mesh network.
  • the network configuration message contains information about the network topology and the number of links between an MBS node and the CBS node provided here by a hopping index called "hop_count”.
  • the MBS nodes Upon receipt of the configuration message, the MBS nodes thus have available this information which is regularly updated and indicate the evolution of the hierarchical structure which is here dynamic that is to say evolving in time.
  • Such connection management can be carried out in the case of a Wimax-type network by the periodic transmission of the MSH-NFCG message (for "Mesh network Configuration" in English) in a dedicated network control subframe of the frame.
  • PDU for "Protocol Data Unit”
  • This message is broadcast step by step to the different nodes of the network connected to the CBS node by one or more jumps, and thus allows any node to know the topology of the network and its evolution at regular intervals of time.
  • the method then comprises a resource reservation step E2 within the mesh network.
  • This step E2 is performed by a centralized scheduling procedure, as described for example in the IEEE 802.16 specification, which reports overall resource management of the mesh network on the CBS pilot node.
  • an MBS node of a routing path estimates its own resource requirements, in particular to satisfy the needs of the user stations that are directly connected to it and receives any resource requirements requested by its child node (s). ). Then it transmits to its parent node a request for resource request, including the resources it needs itself as well as those requested by his or her child nodes.
  • the node MBS2-2 sends a request for resources request to the parent node MBS1-2 comprising the resource request of the child nodes MBS3-1 and MBS3-2 as well as the requests for resources. resources of the user stations in its service area.
  • the pilot node CBS receives, via its child node or nodes, one or more resource requests encompassing the requests of all the nodes of its descendants to n jumps with "> i.
  • the pilot node CBS calculates and allocates resources to the nodes of the network by sending a resource allocation message to its neighboring nodes at a jump and relayed step by step by the nodes of the network.
  • the calculation of the resources to be allocated to the different nodes of the network could be carried out not by the node CBS but by an entity of the core network 3.
  • the resource allocation message received by an MBS node contains the information of allocation of resources (i.e., allocated resources) for its neighboring nodes with one jump as well as for its descendants with n jumps with n> 1.
  • the MBS node is thus informed of the resources that it can use on the one hand for the user stations connected to it and resources available to its child node or nodes.
  • This message also contains identification data, in this case the relative child indices of neighboring nodes at a jump from the destination node of the resource allocation message.
  • the resource reservation can for example be implemented in the case of the Wimax network by issuing the resource allocation message MSH-CSCH ("mesh centralized schedulling" in English) in the control subframe of the PDU frame. mesh type ("Mesh PDU” in English).
  • MSH-CSCF Mesh Centralized Schedulling Configuration
  • Step E2 is followed by a step E3 of detection by a parent node of the unavailability of one or more of its child nodes.
  • a parent node which may be an MBS mesh node or a CBS pilot node, monitors that the network configuration message is rebroadcast to its neighbor child node (s), is rebroadcast by this or these child nodes to the child nodes. nodes of his descendants with two jumps, in other words towards the child node (s) of his or her own child node (s), by listening to the radio channel.
  • MBS1-2 detects that its child node MBS2-2 has not rebroadcast the network configuration message to the MBS3-2 and MBS3-1 nodes of the two-hop descent of MBS1- 2, this declares the MBS2-2 node unavailable.
  • MBS1-2 detects the non-use of the dedicated time slot for the broadcast of the network configuration message by this MBS2-2 node.
  • the unavailability of a child node can be declared by its parent node due to the lack of dissemination of the resource allocation message by the child node during a dedicated time slot.
  • a node of the mesh network is likewise able to detect the unavailability of a neighbor node at a jump and which is not declared a child node.
  • a parent MBS node declaring an unavailable child node determines in step E4 new routing paths between it and the children of that unavailable node from the network topology information contained in the received network configuration message.
  • the selection of these new paths can be performed by various algorithms known to those skilled in the art allowing for example to select the routing paths minimizing the number of jumps between the child nodes of the unavailable node and the pilot node CBS or to select the routing path that minimizes the time of use of a communication channel.
  • the node MBS1-2 parent of the defective node MBS2-2, selects the new routing paths between it and the MBS nodes 3-1 and MBS 3-2 based on network topology information contained in the previously received network configuration message.
  • the new routing paths selected go through the MBS 2-1 and MBS 3-1 'nodes respectively.
  • the parent node of the unavailable node distributes in a step E5 the resources originally allocated by the CBS node to the unavailable node indicated in the resource allocation message.
  • the distribution of resources on these new paths is advantageously performed by a distributed scheduling mechanism applied locally between the parent node of the unavailable node and the new child nodes of this parent node contained in the new routing paths.
  • the MBS1-2 node allocates and allocates the resources, initially allocated to the node declared unavailable MBS2-2, to its new child nodes MSB2-1 and MBS2-3 belonging to the new routing paths leading to MBS3-1 and MBS3-2 respectively.
  • the allocation of resources to the other nodes downstream of the new routing paths is advantageously performed by a distributed scheduling mechanism.
  • the distribution of resources on these new routing paths can thus be carried out in the case of the Wimax network by applying an uncoordinated distributed scheduling algorithm, as for example defined in the referenced specification 802.16 and sending the message MSH -DSCH-Grant ("Mesh Disri Published Schedulling Grant" in English) in the data subframe.
  • an uncoordinated distributed scheduling algorithm as for example defined in the referenced specification 802.16 and sending the message MSH -DSCH-Grant ("Mesh Disri Published Schedulling Grant" in English) in the data subframe.
  • the distribution of resources on these new routing paths can be carried out in the case of the Wimax network by application of a coordinated distributed scheduling algorithm, as defined for example in the specification 802.16, and exchanges of the request message. and MSH-DCH resource allocations ("Mesh Distributed Scheduling") of the control subframe.
  • the new nodes forming the new routing paths between the parent node and the child nodes of the unavailable node are then able to provide data exchanges and able to negotiate during a step E6 provided by the centralized scheduling procedure, a need for additional resources based in particular on the length of the new routing paths or the time of use of the transmission channel on these new routing paths.
  • This step E6 is a reiteration of the resource allocation step E2, during which the set of nodes of the mesh network goes back to the pilot node CBS, step by step, their requests for resources.
  • the centralized scheduling procedure plans to regularly repeat this step in order to adapt the allocation of resources to changes in needs at the different nodes of the network.
  • this step E6 also makes it possible to inform the node CBS changes the topology of the mesh network and allow the CBS node to update the routing table. This new routing table is then communicated to the nodes of the network during the broadcast of the following network configuration message. This step also makes it possible to reschedule the management of the resource allocation on the pilot node CBS and thus optimize the global resources of the network.
  • a node of the mesh network is now described with reference to FIG. 4, for the sake of clarity, only the elements of the MBS or CBS node related to the invention are explained.
  • the node of the mesh network includes a resource management module 40 of its child nodes and users of its service area implementing the steps of the previously described method. More specifically, the module 40 comprises the following elements:
  • a brick 42 for receiving and sending resource request messages a brick 43 for receiving and sending resource allocation messages
  • Brick 41 is arranged to regularly determine the topology of the mesh network and the state of the connections between the different nodes. It is thus able to receive a network configuration message containing information of the state of the network and the number of links that separates it from the CBS pilot station, and spread that message to its neighboring nodes at a jump.
  • Brick 42 is arranged to receive resource requests from its child nodes and resource requests from the user stations in its service area, and issue a resource request to its parent node.
  • the brick 43 is arranged to receive from its parent node resource allocation messages further comprising assigning the relative child indices of its child nodes, and broadcast these messages to its neighboring nodes at a jump.
  • Brick 44 for detecting the unavailability of a node is arranged to check the use of the dedicated time slot for the broadcast of a message by its child nodes.
  • the message may for example be a regularly broadcast network configuration message or a resource allocation message.
  • the brick 45 for determining new routing paths is arranged to, in case of detection of unavailability of a child node, - deduce from the network configuration message which are the child nodes of the unavailable node, - select for the child nodes of the unavailable node of new routing paths according to the network topology indicated in the network configuration message.
  • the resource distribution brick 46 is arranged to distribute the resources initially allocated to the failed node by a distributed scheduling procedure.
  • the invention described here relates to a dynamic resource allocation management device implemented in the module 40. Accordingly, the invention also applies to a computer program, including a computer program on or in an information recording medium, adapted to implement the invention.
  • This program can use any programming language, and be in the form of source code, object code, or intermediate code between source code and object code such as in a partially compiled form, or in any other form desirable to implement the method according to the invention.
  • the information recording medium may be any entity or device capable of storing the program.
  • the medium may comprise storage means or recording medium on which is stored the computer program according to the invention, such as, but not limited to, a ROM, for example a CD ROM or a ROM of microelectronic circuit, or a USB key, or a magnetic recording means, for example a diskette (floppy disk) or a hard disk, or a smart card.

Abstract

Procédé de gestion dynamique de ressources dans un réseau maille comprenant un noeud pilote (CBS) et un ensemble de noeuds mailles (MBS) connectes au noeud pilote par au moins un saut et organises suivant une structure hiérarchisée, dans lequel une Opération d'allocation de ressources aux noeuds mailles du réseau est réalisée de faςon centralisée ä partir du noeud pilote, Ie procédé comprenant une étape de détection par un noeud, dit 'parent', d'une indisponibilité d'un noeud, dit 'enfant', voisin ä un saut du noeud parent, une étape de détermination de nouveaux chemins de routage entre ledit noeud parent et les noeuds enfants du noeud indisponible, une étape de répartition locale sur les nouveaux chemins de routage des ressources précédemment allouées par Ie noeud pilote (CBS) au noeud enfant indisponible ä partir d'un message courant d'allocation de ressources.

Description

Procédé de gestion dynamique des ressources radio d'un réseau maillé
Le domaine de l'invention est celui des réseaux de télécommunication à topologie maillée, couramment appelés réseaux maillés ou "mesh network" en anglais.
La topologie maillée qualifie la structure d'un réseau de télécommunication dont les équipements, couramment appelés nœuds, sont connectés de proche en proche par des liens, généralement radio ou filaires, formant une structure en forme de filet, sans hiérarchie centrale.
Plus particulièrement, l'invention concerne un procédé de gestion dynamique des ressources radio dans un réseau maillé de télécommunication.
Pour acheminer des données, un équipement d'un réseau maillé doit choisir un chemin de routage traversant plusieurs nœuds du réseau maillé et se faire allouer une ressource donnée telle qu'une bande passante d'un canal de communication. Pour allouer la bande passante d'un canal de communication à un ou plusieurs équipements, une méthode connue consiste à octroyer à chaque équipement un intervalle de temps spécifique, également appelé "time slot" en anglais, dans une trame de durée déterminée. Ainsi, l'allocation de la bande passante du canal se fait par multiplexage temporel : les différents intervalles de temps de la trame de durée déterminée sont respectivement attribués à différents équipements qui peuvent émettre et/ou recevoir à tour de rôle en utilisant toute la bande passante du canal utilisé. Un réseau maillé possède une topologie très flexible car il permet à un nœud de choisir un chemin de routage quelconque. Cette topologie permet de plus de modifier aisément les chemins de routage au cours du temps, par exemple en cas d'établissement ou de rupture d'un lien entre deux nœuds du réseau.
Dans un réseau maillé tel qu'un réseau Wimax défini dans les spécifications référencées 802.16 et suivantes établies par l'IEEE (Institute of Electrical and electronics Engineers), on distingue classiquement les nœuds pilotes CBS (pour "Core Base Station" en anglais), connectés directement au cœur du réseau par un lien radio ou filaire, et les nœuds maillés MBS (pour "Mesh Base station" en anglais), connectés entre eux par un lien radio. Par définition, deux nœuds connectés par un lien radio direct, que l'on appellera "saut" par la suite, sont dits nœuds voisins à un saut.
En référence à la figure 1, les nœuds maillés MBS 1 et le nœud pilote CBS 2 relié au cœur de réseau 3 par un lien radio ou filaire 4, sont chacun caractérisés par une zone de service 5, correspondant à leur zone de couverture radio et représentée sur cette figure par un hexagone. Une ou plusieurs stations utilisateurs 6, notées SS (pour "Subscriber Station" en anglais) peuvent se trouver à l'intérieur d'une zone de service 5. On désigne par station utilisateur tout équipement d'utilisateur apte à établir une connexion radio ou filaire avec les nœuds MBS ou CBS, par exemple un terminal radio mobile, une station de base privé ou tout équipement muni d'une carte communicante.
Afin de permettre à une station utilisateur l'accès à un service, il convient de réserver les ressources nécessaires entre la station utilisateur et le réseau cœur tout au long d'un chemin de routage traversant le plus souvent plusieurs nœuds voisins à un saut deux à deux.
Un mode de réservation de ressources adapté pour une transmission de données au travers d'un chemin comprenant plusieurs nœuds est le mode maillé ("Mesh mode" en anglais). Le principe de réservation de ressources en mode maillé que l'on qualifie d'ordonnancement centralisé suppose l'établissement d'une hiérarchie entre les nœuds du chemin de routage : le nœud à l'origine du chemin, par exemple un nœud CBS, constitue le sommet de la hiérarchie, alors que le nœud situé au plus près de la station utilisateur correspond au niveau bas de la hiérarchie. Deux nœuds voisins à un saut, respectivement amont et aval (dans le sens d'une transmission du nœud sommet CBS vers la station utilisateur), sont qualifiés de nœud parent et de nœud enfant. On notera qu'un nœud du chemin de routage ayant deux nœuds voisins à un saut, respectivement amont et aval, joue à la fois le rôle de nœud enfant vis-à-vis du nœud amont et le rôle de nœud parent vis-à-vis du nœud aval.
On notera également que chaque nœud d'un chemin de routage doit assurer le routage de données en provenance ou à destination de ses propres stations utilisateurs, c'est-à-dire celles qui lui sont directement connectées, ainsi que de données en provenance ou à destination de nœuds voisins à un saut.
Dans le mode maillé de réservation de ressources avec ordonnancement centralisé, un nœud enfant doit requérir auprès de son nœud parent à la fois les ressources nécessaires pour délivrer des services à ses propres stations utilisateurs et les ressources requises par son ou ses propres nœuds enfants.
Le nœud CBS, disposé à l'origine de la hiérarchie, alloue des ressources à ses propres nœuds enfants, et ces ressources sont distribuées de proche en proche à toute sa descendance. Une table de routage est définie à l'origine de la hiérarchie, dans le nœud CBS ou le réseau cœur. Elle contient des informations caractérisant les chemins de routage issus du nœud CBS et traversant un ou plusieurs nœuds MBS de la hiérarchie. Pour chaque chemin de routage, les différents nœuds MBS sont par exemple indicés dans la table de routage en fonction du nombre de liens, ou sauts, séparant le nœud CBS et le nœud considéré ("Hop Count" en anglais) et numérotés, par exemple, relativement au nombre d'enfants issus du même nœud père par un indice enfant relatif ("child index" en anglais).
Conformément à la figure 1, les nœuds MBS référencés 1-1, 1- 2 et 1-3, sont respectivement les premier, deuxième, et troisième nœuds reliés par un saut au nœud CBS 2, c'est-à-dire voisins à un saut du nœud CBS. Par définition, un nœud maillé MBS i-n avec ι ≥ \ et « ≥ i est relié au nœud CBS par une succession de i sauts et constitue le nième nœud enfant du nœud MBS amont dans la hiérarchie, lui-même relié au nœud CBS par une succession de i sauts. On notera que deux nœuds maillés du réseau peuvent avoir le même couple d'indices i-n. Par souci de clarté et en relation avec la figure 1, le premier nœud enfant du nœud MBS2-2, relié par trois sauts au nœud CBS sera noté MBS 3-1, et le premier nœud enfant du nœud MBS2-3, également relié par trois sauts au nœud CBS est noté MBS3-1'. Le nombre de sauts nécessaires pour relier deux nœuds est appelé dans ce document la distance entre deux nœuds.
Un protocole de routage adapté au réseau maillé, par exemple le protocole OSLR ("optimized Link State Routing Protocol"), permet l'échange de messages de contrôles et informations entre les nœuds et met à jour la topologie du réseau régulièrement. La table de routage décrivant l'état de la connexion entre les nœuds est transmise aux nœuds du réseau et le routage s'effectue saut par saut.
La gestion des connexions par lien radio dans un réseau maillé est effectuée par la diffusion régulière par le nœud CBS à ses nœuds voisins à un saut d'un message de configuration de réseau qui permet de maintenir la communication entre les différents nœuds. Ce message est diffusé de proche en proche et les nœuds MBS ont ainsi à disposition des informations sur la topologie du réseau et sur le nombre de sauts qui le séparent du nœud CBS. La gestion de l'allocation de ressource est par ailleurs réalisée par des procédés d'ordonnancement.
Considérant un ordonnancement centralisé tel que défini par exemple dans les spécifications IEEE 802.16, chaque nœud MBS d'un chemin de routage estime ses besoins propres en ressources, reçoit les éventuels besoins en ressources demandés par son ou ses nœud(s) enfant(s) qu'il ajoute à ses propres besoins, puis transmet une requête de demande de ressources à son nœud parent. Ainsi, un nœud doit retransmettre la requête du nœud aval (enfant) vers le nœud amont (parent), en y ajoutant ses propres besoins en ressources. Le nœud CBS reçoit ainsi les demandes de ressources de tous les nœuds de sa descendance, transmises de proche en proche, par l'intermédiaire de ses nœuds enfants.
Le nœud CBS alloue les ressources disponibles entre ses nœuds enfants et ses propres stations utilisateurs, c'est-à-dire celles qui lui sont directement connectées ou reporte les commandes d'allocation des ressources de la hiérarchie émise par le réseau cœur. L'allocation de ressources est effectuée par la diffusion, pendant un intervalle de temps dédié d'un message d'allocation de ressources vers ses nœuds enfants, voisins à un saut. Ce message est complété d'un message d'ordonnancement centralisé spécifiant les indices enfants relatifs de ses nœuds enfants correspondant ainsi à l'établissement d'une liste de voisins à deux sauts pour le nœud CBS. Ces messages sont transférés de proche en proche par les nœuds de la hiérarchie de chaque chemin de routage, L'allocation de ressources vers les stations utilisateurs directement connectées au nœud CBS ou à un nœud MBS est d'autre part couramment réalisée par des mécanismes de type point à multipoint PMP ("Point to Multipoint" en anglais) ou point à point ("Point to Point" en anglais), tels que définis par exemple dans les spécifications IEEE 802.16.
L'ordonnancement centralisé pour des chemins de routage partant d'un nœud CBS donné permet ainsi d'assurer l'émission et/ou la réception de données pour toutes les stations utilisateurs connectées au réseau maillé en optimisant l'utilisation des ressources globales du réseau.
Cependant, dans un réseau maillé, la défaillance d'un nœud entraîne l'indisponibilité des chemins de routage passant par ce nœud.
Tous les nœuds enfants du nœud défaillant sont alors contraints de s'attacher à de nouveaux nœuds voisins à un saut pour rétablir leur accès au réseau cœur. Par exemple, en référence à la figure 1, une défaillance du nœud MBS 2-2 obligerait les nœuds MSB 3-1 et MBS 3-2, dont les chemins de routage initiaux sont représentés respectivement en lignes pointillées 7 et 8, à négocier une allocation de ressources avec les nœuds susceptibles d'offrir de nouveaux chemins de routage vers le nœud CBS
1. Ainsi, le nœud MBS3-1 peut être amené à négocier des ressources avec le nœud 2-1 et le nœud MBS3-2 avec les nœuds MBS3-1 ou MBS3-11.
L'établissement de ces nouveaux chemins de routage, suite à la défaillance d'un nœud, nécessite une nouvelle négociation des ressources pour tous les nœuds formant les nouveaux chemins. Ceux-ci ne pourront être opérationnels qu'après mise à jour de la table de routage et émission d'un nouveau message de configuration du réseau par le nœud CBS. Cette procédure, coûteuse en temps, ne permet pas d'assurer la continuité de la transmission et provoque une interruption de service pour les stations utilisateurs situées dans la descendance du nœud défaillant.
Une alternative de gestion des ressources dans un réseau à topologie maillée repose sur un ordonnancement distribué des nœuds, également décrit dans les spécifications IEEE 802.16. Dans ce cas, les demandes et allocations de ressources se font directement entre deux nœuds voisins à un saut. Le mécanisme d'ordonnancement distribué est basé sur l'échange de messages de demande et de messages d'allocation de ressource entre deux nœuds voisins à un saut sans recours à un nœud pilote CBS. On distingue dans ce mode de réservation l'ordonnancement distribué coordonné et l'ordonnancement distribué non coordonné.
L'allocation de ressource par un nœud parent, dans le cas d'un ordonnancement distribué coordonné, est effectuée à partir de la connaissance des états d'ordonnancements des nœuds voisins à deux sauts. Ces états d'ordonnancement sont alors mis à jour par diffusion d'un message à destination de ses voisins à deux sauts.
L'ordonnancement distribué non coordonné réalise l'allocation de ressources indépendamment des états d'ordonnancement des voisins à deux sauts. Aussi, afin de limiter toute collision de données du fait de l'utilisation simultanée potentielle d'une même ressource par plusieurs nœuds, telle que la bande passante d'un canal de communication le nœud qui alloue une ressource vérifie la disponibilité de celle-ci sur une période donnée. La disponibilité de la ressource, par exemple, peut être déclarée effective si les intervalles de temps susceptibles d'être alloués ne sont pas utilisés pour une transmission de données entre deux nœuds quelconques voisins à un ou deux sauts pendant cette période.
Les mécanismes d'ordonnancement distribué permettent, en cas de défaillance d'un nœud, l'établissement rapide d'un chemin de routage suppléant. Cependant, ils ne permettent pas de garantir une gestion optimisée des ressources disponibles dans le réseau maillé car la répartition de la ressource n'est que locale, et de plus ces mécanismes ne permettent pas d'assurer une non collision des données et donc une qualité de service pour les stations utilisateurs en particulier pour un ordonnancement distribué non coordonné.
Aucune des solutions qui viennent d'être décrites, reposant respectivement sur un ordonnancement centralisé et sur un ordonnancement distribué, n'est pleinement satisfaisante. Le problème de l'invention consiste donc à proposer une solution alternative offrant une gestion dynamique des ressources d'un réseau maillé tout en garantissant la qualité de service pour toutes les stations utilisateurs de ce réseau maillé. A cet effet, l'invention concerne un procédé de gestion dynamique de ressources dans un réseau maillé comprenant un nœud pilote (CBS) et un ensemble de nœuds maillés (MBS) connectés au nœud pilote par au moins un saut et organisés suivant une structure hiérarchisée, dans lequel une opération d'allocation de ressources aux nœuds maillés du réseau est réalisée de façon centralisée à partir du nœud pilote, le procédé comprenant - une étape de détection par un nœud, dit "parent", d'une indisponibilité d'un nœud, dit "enfant", voisin à un saut du nœud parent,
- une étape de détermination de nouveaux chemins de routage entre le nœud parent et les nœuds enfants du nœud indisponible, - une étape de répartition locale sur les nouveaux chemins de routage des ressources précédemment allouées par le nœud pilote au nœud enfant indisponible à partir d'un message courant d'allocation de ressources.
L'invention consiste donc à détecter au plus tôt la défaillance d'un nœud afin d'activer de nouveaux chemins de routage localement sans intervention du nœud pilote et permettre ainsi d'assurer la continuité de service pour les stations en aval de ce nœud défaillant.
Le nœud pilote transmettant régulièrement un message de diffusion d'informations qui est retransmis de proche en proche par les nœuds maillés à travers le réseau, l'étape de détection par le nœud parent de l'indisponibilité de son nœud enfant est réalisée par détection de la non-retransmission du message de diffusion d'informations par le nœud enfant.
La détection d'indisponibilité d'un nœud sur détection de non- retransmission du message de diffusion d'information permet ainsi d'éviter des échanges de signalisation ou d'information dédiée entre le nœud parent et les nœuds enfants et donc de ne pas utiliser de ressources supplémentaires.
Le message de diffusion d'informations est un message de configuration de réseau comportant des informations de hiérarchisation des nœuds connectés du réseau ou un message d'allocation de ressources comportant des informations pour allouer des ressources aux nœuds maillés.
L'étape de répartition des ressources précédemment allouées par le nœud pilote (CBS) au nœud enfant indisponible sur les nouveaux chemins de routage est réalisée selon un mode d'ordonnancement distribué. L'utilisation du mode d'ordonnancement distribué permet ainsi de privilégier la mise en œuvre d'une décision locale et de répartir au plus tôt les ressources du nœud indisponible.
L'étape de répartition sur les nouveaux chemins de routage des ressources précédemment allouées au nœud enfant indisponible comporte une évaluation des ressources nécessaires sur les nouveaux chemins de routage à partir des informations du message de configuration de réseau et du message d'allocation de ressource et une étape de négociation de ressources supplémentaires pour les nouveaux chemins de routage. Une nouvelle opération d'allocation de ressources centralisée à partir du nœud pilote étant déclenchée après l'étape de répartition locale sur les nouveaux chemins de routage des ressources précédemment allouées au nœud enfant indisponible lors de la précédente opération d'allocation de ressources centralisée, le procédé comporte en outre une étape de négociation de ressources supplémentaires pour les nouveaux chemins de routage lors de la nouvelle opération d'allocation de ressources centralisée.
L'invention concerne également un dispositif de gestion dynamique de ressources d'un réseau maillé comprenant un nœud pilote (CBS) et un ensemble de nœuds maillés (MBS) connectés au nœud pilote par au moins un saut et organisés suivant une structure hiérarchisée, dans lequel une opération d'allocation de ressources aux nœuds maillés du réseau est réalisée de façon centralisée à partir du nœud pilote, le dispositif comprenant - des moyens de détection par un nœud, dit "parent", d'une indisponibilité d'un nœud, dit "enfant", voisin à un saut du nœud parent,
- des moyens de détermination de nouveaux chemins de routage entre ledit nœud parent et les nœuds enfants du nœud indisponible,
- des moyens de répartition locale sur les nouveaux chemins de routage des ressources précédemment allouées par le nœud pilote au nœud enfant indisponible à partir d'un message courant d'allocation de ressources.
L'invention concerne également un nœud d'un réseau maillé comportant un dispositif de gestion dynamique de ressources d"un réseau maillé tel que précédemment décrit. Ce nœud peut être un nœud maillé MBS ou un nœud pilote CBS.
L'invention concerne également un réseau maillé comprenant un nœud pilote (CBS) et un ensemble de nœuds maillés (MBS) comportant un dispositif de gestion dynamique de ressources tel que précédemment décrit.
L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description suivante d'un mode de réalisation particulier du procédé de gestion dynamique des ressources dans un réseau maillé, en référence aux dessins annexés qui en illustrent un exemple de réalisation dépourvu de tout caractère limitatif:
- la figure 1 précitée représente une topologie maillée d'un réseau de télécommunication,
- la figure 2 représente un procédé de gestion des ressources selon l'invention mise en œuvre dans un nœud maillé du réseau,
- la figure 3 représente un exemple de modification des chemins de routage selon l'invention après la défaillance d'un nœud,
-la figure 4 représente un schéma bloc fonctionnel d'un nœud maillé selon l'invention.
La figure 1 précitée, représente un exemple de topologie de réseau maillé dans lequel les chemins de routage sont représentés par des traits pointillés reliant les différents nœuds du réseau.
Un exemple particulier de mise en œuvre du procédé de gestion dynamique des ressources, ici pour la gestion des ressources dans le réseau représenté sur la figure 1, est décrit en référence à la figure 2. Le procédé comprend une première étape El de diffusion d'un message de configuration de réseau. La gestion des connexions entre les différents nœuds du réseau maillé représenté sur la figure 1 est réalisée par la diffusion régulière d'un message de configuration de réseau émis par le nœud CBS à destination de ses nœuds voisins à un saut. Ce message de configuration de réseau est rediffusé de proche en proche par les nœuds MBS, à travers le réseau maillé, ici pendant des intervalles de temps dédiés.
Par définition, un nœud MBS est dit "nœud parent" lorsqu'il a pour rôle de retransmettre à au moins un autre nœud MBS, dit "nœud enfant", un message en provenance du nœud CBS et à diffuser à travers le réseau maillé.
Le message de configuration de réseau contient des informations sur la topologie du réseau et sur le nombre de liens qui séparent un nœud MBS et le nœud CBS fourni ici par un indice de sauts appelé "hop_count". Sur réception du message de configuration, les nœuds MBS ont ainsi à disposition ces informations qui sont régulièrement mises à jour et indiquent l'évolution de la structure hiérarchisée qui est ici dynamique c'est-à-dire évolutive dans le temps. Une telle gestion des connexions peut être réalisée dans le cas d'un réseau de type Wimax par l'émission périodique du message MSH- NFCG (pour "Mesh network Configuration" en anglais) dans une sous trame de contrôle de réseau dédiée de la trame PDU (pour "Protocol Data Unit" en anglais). Ce message est diffusé de proche en proche aux différents nœuds du réseau reliés au nœud CBS par un ou plusieurs sauts, et permet ainsi à un nœud quelconque de connaître la topologie du réseau et son évolution à intervalle de temps régulier.
Le procédé comprend ensuite une étape E2 de réservation de ressources au sein du réseau maillé. Cette étape E2 est effectuée par une procédure d'ordonnancement centralisé, tel que décrit par exemple dans les spécifications IEEE 802.16, qui reporte la gestion globale des ressources du réseau maillé sur le nœud pilote CBS. Ainsi, un nœud MBS d'un chemin de routage estime ses besoins propres en ressources, notamment pour satisfaire les besoins des stations utilisateurs qui lui sont directement connectées et reçoit les éventuels besoins en ressources demandés par son ou ses nceud(s) enfant(s). Puis il transmet à son nœud parent une requête de demande de ressources, englobant les ressources dont il a lui-même besoin ainsi que celles demandées par son ou ses nœuds enfants. En regard de la figure 1, à titre exemple illustratif, le nœud MBS2-2 émet une requête de demande de ressources au nœud parent MBS1-2 comportant la demande de ressources des nœuds enfants MBS3-1 et MBS3-2 ainsi que les demandes de ressources des stations utilisateurs de sa zone de service. De proche en proche, le nœud pilote CBS reçoit, par l'intermédiaire de son ou ses nœuds enfants, une ou plusieurs requêtes de ressources englobant les demandes de tous les nœuds de sa descendance à n sauts avec « > i .
Ensuite, le nœud pilote CBS calcule et alloue des ressources aux nœuds du réseau par émission d'un message d'allocation de ressources à destination de ses nœuds voisins à un saut et relayé de proche en proche par les nœuds du réseau. En variante, le calcul des ressources à allouer aux différents nœuds du réseau pourrait être réalisé non pas par le nœud CBS mais par une entité du réseau cœur 3. Le message d'allocation de ressources reçu par un nœud MBS contient l'information d'allocation de ressources (c'est-à-dire les ressources allouées) pour ses nœuds voisins à un saut ainsi que pour sa descendance à n sauts avec n>l. Le nœud MBS est ainsi informé des ressources qu'il peut utiliser d'une part pour les stations utilisateurs qui lui sont connectées et des ressources dont disposent son ou ses nœuds enfants. Ce message contient également des données d'identification, en l'espèce les indices enfants relatifs de nœuds voisins à un saut du nœud destinataires du message d'allocation de ressources. La réservation de ressource peut par exemple être mise œuvre dans le cas du réseau Wimax par l'émission du message d'allocation de ressource MSH-CSCH ("Mesh centralized schedulling" en anglais) dans la sous trame de contrôle de la trame PDU de type maillé ("Mesh PDU" en anglais). Ce message est en outre complété par le message d'ordonnancement centralisé MSH-CSCF ("Mesh Centralized Schedulling Configuration" en anglais) spécifiant les indices enfants relatifs.
L'étape E2 est suivie d'une étape E3 de détection par un nœud parent de l'indisponibilité d'un ou plusieurs de ses nœuds enfants. Un nœud parent, qui peut être un nœud maillé MBS ou un nœud pilote CBS, surveille que le message de configuration de réseau rediffusé vers son ou ses nœuds enfants, voisins à un saut, est bien rediffusé par ce ou ces derniers nœuds enfants vers les nœuds de sa descendance à deux sauts, autrement dit vers le(s) nœud(s) enfant(s) de son ou ses propre(s) nœud(s) enfant(s), par une écoute du canal radio. Si un nœud MBS considéré, par exemple MBS1-2, détecte que son nœud enfant MBS2-2 n'a pas rediffusé le message de configuration de réseau vers les nœuds MBS3-2 et MBS3-1 de la descendance à deux sauts de MBS1-2, celui-ci déclare indisponible le nœud MBS2-2. Pour détecter que le message de configuration n'a pas été rediffusé par MBS2-2, MBS1-2 détecte la non utilisation de l'intervalle de temps dédié pour la diffusion du message de configuration de réseau par ce nœud MBS2-2.
En variante, l'indisponibilité d'un nœud enfant peut être déclarée par son nœud parent suite à l'absence de diffusion du message d'allocation de ressources par le nœud enfant pendant un intervalle de temps dédié.
Le message de configuration étant diffusé de proche en proche à tous les voisins à un saut d'un nœud maillé MBS ou d'un nœud pilote CBS, un nœud du réseau maillé est de même apte à détecter l'indisponibilité d'un nœud voisin à un saut et qui n'est pas déclaré nœud enfant.
Un nœud MBS parent ayant déclaré un nœud enfant indisponible détermine lors d'une étape E4 de nouveaux chemins de routage entre lui et les enfants de ce nœud indisponible à partir des informations sur la topologie du réseau contenues dans le message de configuration de réseau reçu. La sélection de ces nouveaux chemins peut s'effectuer par différents algorithmes connus de l'homme du métier permettant par exemple de sélectionner les chemins de routage minimisant le nombre de sauts entre les nœuds enfants du nœud indisponible et le nœud pilote CBS ou encore de sélectionner le chemin de routage qui minimise le temps d'utilisation d'un canal de communication.
En référence à la figure 4, pour reprendre l'exemple précité, le nœud MBS1-2, parent du nœud défaillant MBS2-2, sélectionne les nouveaux chemins de routage entre lui et les nœuds MBS 3-1 et MBS 3-2 en fonction des informations de topologie du réseau contenues dans le message de configuration de réseau préalablement reçu. Les nouveaux chemins de routage sélectionnés passent dans cet exemple respectivement par les nœuds MBS 2-1 et MBS 3-1'.
Ces nouveaux chemins ayant été sélectionnés, le nœud parent du nœud indisponible, répartit dans une étape E5 les ressources initialement allouées par le nœud CBS au nœud indisponible indiquées dans le message d'allocation de ressources. La répartition des ressources sur ces nouveaux chemins est avantageusement réalisée par un mécanisme d'ordonnancement distribué appliqué localement entre le nœud parent du nœud indisponible et les nouveaux nœuds enfants de ce nœud parent contenus dans les nouveaux chemins de routage. En référence à la figure 4, le nœud MBS1-2 répartit et alloue ainsi les ressources, initialement allouées au nœud déclaré indisponible MBS2-2, à ses nouveaux nœuds enfants MSB2-1 et MBS2-3 faisant partie des nouveaux chemins de routage menant respectivement aux nœuds MBS3-1 et MBS3-2. L'allocation des ressources auprès des autres nœuds en aval des nouveaux chemins de routage est avantageusement réalisée par un mécanisme d'ordonnancement distribué. La répartition des ressources sur ces nouveaux chemins de routage peut être ainsi réalisée dans le cas du réseau Wimax par application d'un l'algorithme d'ordonnancement distribué non coordonné, tel que par exemple défini dans la spécification référencée 802.16 et émission du message MSH-DSCH-Grant ("Mesh Disributed Schedulling Grant" en anglais) dans la sous trame de donnée.
En variante, la répartition des ressources sur ces nouveaux chemins de routage peut être réalisée dans le cas du réseau Wimax par application d'un algorithme d'ordonnancement distribué coordonné, tel que par exemple défini dans la spécification 802.16, et échanges du message de requêtes et allocations de ressources MSH-DCH ("Mesh Distributed Scheduling" en anglais) de la sous trame de contrôle.
Les nouveaux nœuds formant les nouveaux chemins de routage entre le nœud parent et les nœuds enfants du nœud indisponible sont alors en mesure d'assurer les échanges de données et aptes à négocier lors d'une étape E6 prévue par la procédure d'ordonnancement centralisé, un besoin de ressources supplémentaires fonction en particulier de la longueur des nouveaux chemins de routage ou encore du temps d'utilisation du canal de transmission sur ces nouveaux chemins de routage. Cette étape E6 est une réitération de l'étape E2 d'allocation de ressources, durant laquelle l'ensemble des nœuds du réseau maillé remonte au nœud pilote CBS, de proche en proche, leurs demandes de ressources. La procédure d'ordonnancement centralisé prévoit de réitérer régulièrement cette étape afin d'adapter l'allocation de ressources aux évolutions des besoins au niveau des différents nœuds du réseau. Dans le cadre de l'invention, cette étape E6 permet en outre d'informer le nœud CBS des modifications de la topologie du réseau maillé et permettre au nœud CBS la mise à jour de la table de routage. Cette nouvelle table de routage est alors communiquée aux nœuds du réseau lors de la diffusion du message suivant de configuration de réseau. Cette étape permet également de reporter de nouveau la gestion de l'allocation de ressources sur le nœud pilote CBS et optimiser ainsi les ressources globales du réseau.
Un nœud du réseau maillé est maintenant décrit en référence à figure 4 dont, par souci de clarté, seuls les éléments du nœud MBS ou CBS liés à l'invention sont explicités.
Le nœud du réseau maillé comprend un module 40 de gestion des ressources de ses nœuds enfants et des utilisateurs de sa zone de service mettant en œuvre les étapes du procédé précédemment décrit. Plus précisément, le module 40 comprend les éléments suivants:
- une brique 41 de réception et émission d'un message de configuration de réseau,
- une brique 42 de réception et émission des messages de requêtes de ressources, - une brique 43 de réception et émission de messages d'allocation de ressource,
- une brique 44 de détection d'indisponibilité d'un nœud enfant,
- une brique 45 de détermination des nouveaux chemins de routage - une brique 46 de répartition des ressources sur ces nouveaux chemins de routage.
La brique 41 est agencée pour déterminer régulièrement la topologie du réseau maillé et l'état des connexions entre les différents nœuds. Elle est ainsi apte à recevoir un message de configuration de réseau contenant des informations de l'état du réseau et le nombre de liens qui la sépare de la station pilote CBS, et diffuser ce message à ses nœuds voisins à un saut.
La brique 42 est agencée pour recevoir les demandes de ressources de ses nœuds enfants et les demandes de ressources des stations utilisateurs de sa zone de service, et émettre une requête de ressources à son nœud parent.
La brique 43 est agencée pour recevoir de son nœud parent des messages d'allocation de ressources comportant en outre l'affectation des indices enfants relatifs de ses nœuds enfants, et diffuser ces messages à ses nœuds voisins à un saut.
La brique 44 de détection d'indisponibilité d'un nœud est agencée pour vérifier l'utilisation de l'intervalle de temps dédié pour la diffusion d'un message par ses nœuds enfants. Le message peut par exemple être un message de configuration de réseau diffusé régulièrement ou encore un message d'allocation de ressources.
La brique 45 de détermination de nouveaux chemins de routage est agencée pour, en cas de détection d'indisponibilité d'un nœud enfant, - déduire du message de configuration de réseau quels sont les nœuds enfants du nœud indisponible, - sélectionner pour les nœuds enfants du nœud indisponible de nouveaux chemins de routage en fonction de la topologie du réseau indiquée dans le message de configuration de réseau.
La brique 46 de répartition des ressources est agencée pour répartir les ressources initialement attribuées au nœud défaillant par une procédure d'ordonnancement distribuée.
L'invention décrite ici concerne un dispositif de gestion d'allocation dynamique de ressources mise en œuvre dans le module 40. En conséquence, l'invention s'applique également à un programme d'ordinateur, notamment un programme d'ordinateur sur ou dans un support d'enregistrement d'informations, adapté à mettre en œuvre l'invention. Ce programme peut utiliser n'importe quel langage de programmation, et être sous la forme de code source, code objet, ou de code intermédiaire entre code source et code objet tel que dans une forme partiellement compilée, ou dans n'importe quelle autre forme souhaitable pour implémenter le procédé selon l'invention.
Le support d'enregistrement d'informations peut être n'importe quelle entité ou dispositif capable de stocker le programme. Par exemple, le support peut comporter un moyen de stockage ou support d'enregistrement sur lequel est stocké le programme d'ordinateur selon l'invention, tel que, mais non limité à, une ROM, par exemple un CD ROM ou une ROM de circuit microélectronique, ou encore une clé USB, ou un moyen d'enregistrement magnétique, par exemple une disquette (floppy dise) ou un disque dur, ou une carte à puce.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de gestion dynamique de ressources radio dans un réseau maillé comprenant un nœud pilote (CBS) et un ensemble de nœuds maillés (MBS) connectés au nœud pilote par au moins un saut et organisés suivant une structure hiérarchisée, dans lequel une opération d'allocation de ressources radio aux nœuds maillés du réseau est réalisée de façon centralisée à partir du nœud pilote, ledit procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend
- une étape de détection par un nœud, dit "parent", d'une indisponibilité d'un nœud, dit "enfant", voisin à un saut du nœud parent,
- une étape de détermination de nouveaux chemins de routage entre ledit nœud parent et les nœuds enfants du nœud indisponible,
- une étape de répartition locale sur les nouveaux chemins de routage des ressources radio précédemment allouées par le nœud pilote (CBS) au nœud enfant indisponible à partir d'un message courant d'allocation de ressources.
2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel, le nœud pilote transmettant régulièrement un message de diffusion d'informations qui est retransmis de proche en proche par les nœuds maillés à travers le réseau, l'étape de détection par le nœud parent de l'indisponibilité de son nœud enfant est réalisée par détection de la non-retransmission dudit message de diffusion d'informations par ledit nœud enfant.
3. Procédé selon la revendication 2, dans lequel, le message de diffusion d'informations est un message de configuration de réseau comportant des informations de hiérarchisation des nœuds connectés du réseau.
4. Procédé selon la revendication 2, dans lequel, le message de diffusion d'informations est un message d'allocation de ressources radio comportant des informations pour allouer des ressources radio aux nœuds maillés.
5. Procédé selon la revendication 1, dans lequel l'étape de répartition des ressources radio précédemment allouées par le nœud pilote (CBS) au nœud enfant indisponible sur les nouveaux chemins de routage est réalisée selon un mode d'ordonnancement distribué
6. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel l'étape de répartition sur les nouveaux chemins de routage des ressources radio précédemment allouées au nœud enfant indisponible comporte une évaluation des ressources radio nécessaires sur lesdits nouveaux chemins de routage à partir des informations du message de configuration de réseau et du message d'allocation de ressources radio.
7. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel, une nouvelle opération d'allocation de ressources radio centralisée à partir du nœud pilote étant déclenchée après l'étape de répartition locale sur les nouveaux chemins de routage des ressources radio précédemment allouées au nœud enfant indisponible lors de la précédente opération d'allocation de ressources radio centralisée, le procédé comporte en outre une étape de négociation de ressources radio supplémentaires pour les nouveaux chemins de routage lors de la nouvelle opération d'allocation de ressources radio centralisée.
8. Dispositif de gestion dynamique de ressources radio d'un réseau maillé comprenant un nœud pilote (CBS) et un ensemble de nœuds maillés (MBS) connectés au nœud pilote par au moins un saut et organisés suivant une structure hiérarchisée, dans lequel une opération d'allocation de ressources radio aux nœuds maillés du réseau est réalisée de façon centralisée à partir du nœud pilote, ledit dispositif étant caractérisé en ce qu'il comporte
- des moyens (44) de détection par un nœud, dit "parent", d'une indisponibilité d'un nœud, dit "enfant", voisin à un saut du nœud parent, - des moyens (45) de détermination de nouveaux chemins de routage entre ledit nœud parent et les nœuds enfants du nœud indisponible,
- des moyens (46) de répartition locale sur les nouveaux chemins de routage des ressources radio précédemment allouées par le nœud pilote au nœud enfant indisponible à partir d'un message courant d'allocation de ressources radio.
9. Nœud d'un réseau maillé comportant un dispositif de gestion dynamique de ressources radio d"un réseau maillé selon la revendication 8
10. Réseau maillé comprenant un nœud pilote (CBS) et un ensemble de nœuds maillés (MBS) selon la revendication 9.
11. Produit programme d'ordinateur téléchargeable depuis un réseau de communication et/ou enregistré sur un support lisible par ordinateur et/ou exécutable par un processeur, caractérisé en ce qu'il comprend des instructions de code de programme pour mettre en œuvre les étapes du procédé selon la revendication 1 de :
- détection par un nœud, dit "parent", d'une indisponibilité d'un nœud, dit "enfant", voisin à un saut du nœud parent, - détermination de nouveaux chemins de routage entre ledit nœud parent et les nœuds enfants du nœud indisponible,
- répartition locale sur les nouveaux chemins de routage des ressources radio précédemment allouées par le nœud pilote (CBS) au nœud enfant indisponible à partir d'un message courant d'allocation de ressources, lorsque le programme est exécuté par un ordinateur.
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