WO2012114044A2 - Procede de regroupement de stations pour optimiser la diffusion d'un flux broadcast/multicast - Google Patents

Procede de regroupement de stations pour optimiser la diffusion d'un flux broadcast/multicast Download PDF

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WO2012114044A2
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    • H04B2203/5445—Local network

Definitions

  • the present invention relates to the field of telecommunications.
  • the invention relates more particularly to the techniques implemented by a station for the transmission of a stream to several stations of its logical network.
  • the logical network is the set of associated stations, i.e. that can exchange (useful) data with each other, regardless of the physical medium. Networks can be wired or wireless.
  • the notion of flow corresponds to a sequence of data having a source address, a destination address knowing that the same sequence of data must be transmitted to one or more recipients.
  • a station When a station has to transmit a stream intended for a single station of the network, it is broadcast in a unicast mode illustrated by FIG. This mode implies that a frame belonging to this stream has a destination address belonging to a single station.
  • the broadcast can be performed in a multicast mode shown in Figure lb or in a broadcast mode shown in Figure 1c.
  • Broadcasting a stream for multiple recipients can be done in a multicast mode by setting a common destination address for all destination stations.
  • the broadcast mode "Broadcast" (which corresponds to a multicast mode where all stations are recipients), is achieved by forcing all the component bits to 1.
  • the destination Media Access Control (MAC) address (FF address: FF: FF: FF: FF: FF).
  • the transmission channel of the telecommunications signals moves away from an ideal channel.
  • the CPL channel Acronyms of Power Line Telecommunications (PLT)
  • PLT Power Line Telecommunications
  • the CPL channel like the air channel, can lead to multiple paths during transmission.
  • the multi-path effect encountered with the CPL channel originates in impedance mismatches at the ends of the electrical network that cause signal reflections.
  • the multipath channels in a wireless or wired context, cause a time spread of the received energy. This characteristic results in fading (fading according to the Anglo-Saxon terminology) of the channel located in frequency, all the more numerous as the time spread of the impulse response of the channel is large.
  • the dynamics of the received signal can be very important, particularly in the context of wireless networks where the power of the radio waves decreases in 1 / d 2 , d being the distance separating the transmitter from the receiver.
  • This loss of energy can also be found in certain types of wired networks, such as CPL networks where the support of the transmission is none other than the electrical network, whose primary function is not to ensure the transfer of electricity. given by broad band modulations.
  • the power of the signal received at a station of a CPL network depends largely on the distance between it and the transmitter and the frequency of the transmitted signal. Specifically to CPL networks, the fact that two stations belong to the same electrical circuit or to two different electrical circuits is also a factor strongly influencing the quality of the link separating them.
  • OFDM orthogonal frequency division multiplex
  • OFDM modulation For examples, in the case of wireless networks, mention may be made of the DAB, DVB-T standards, certain standards of the IEEE 802.11 family, in the case of wired networks, mention may be made of ADSL or CPLs.
  • the multi-carrier modulations allow to adapt the transmitted signal to the channel in the presence. Since the sub-carriers can be modulated independently, it is possible to adapt the amount of information transmitted by subcarrier, by selecting a constellation by sub-carrier with a greater or lesser order depending on the attenuation specific to the subchannel corresponding to this sub-carrier.
  • This technique known under the English-bit-loading terminology, makes it possible to get as close as possible to the transmission capacity that the link can theoretically support.
  • a transmitting station has a constellation table known in the English terminology Tone Map, T n , which indicates for each subcarrier the constellation (sub-order associated) to use.
  • the selection of the constellation according to the attenuation of the subchannel therefore requires a return channel for the receiver to report to the transmitter the quality of the channel.
  • a bit-loading algorithm requires a quasi-static channel. This type of existing channel in the ADSL or CPL networks, the use of a bit-loading technique is therefore particularly suitable.
  • the data of this stream are mapped according to the indications contained in the constellation table of the link considered in order to best exploit its transmission capacity.
  • the determination of the constellation to be applied to the subcarrier m is based on the well-known formula of the capacity:
  • SINR gap the margin on the SINR
  • aj is equal to the largest integer immediately below a, IE cons; is the finite set containing the amount of bits associated with the different constellations used by the system, d is the difference between
  • T n constellations or "tone map" adapted to channel n is defined by:
  • the constellation order therefore depends on the quality of the channel determined according to the relations (1) (2) for a symbol error rate and a power of the emitted signal which makes it possible to reach the SINR.
  • This order is a maximum for the given quality of the channel, it is understood that a constellation with a lower order can be used but to the detriment of the flow.
  • the broadcast mode can be defined in a standard.
  • the HPAV specification [2] and the recent IEEE P1901 standard [3] recommend the duplication of the multicast stream in N unicast stream, N being the number of receiving stations.
  • a CPL gateway station (conforming for example to the HPAV specifications) receives a broadcast broadcast data stream at its Ethernet interface, it must transmit it on its interface connected to the electricity network to all the stations. of the logical network to which it belongs.
  • the CPL gateway station In order to transmit the stream, the CPL gateway station duplicates this stream as many times as there are stations to join and time multiplexes these N unicast streams in accordance with the constellation table T n defined exclusively for each link n.
  • T n the constellation table
  • the invention proposes to improve the occupation of the time resource by a stream to be transmitted by a station to several destination stations.
  • the subject of the invention is a method for transmitting a data stream from a first station to N receiving stations, N> 2, the stations, interconnected by links, belonging to the same logical network and setting during the transmission, a multi-carrier modulation, each link between the first station and one of the N destination stations being associated with a table containing constellation orders respectively associated with the subcarriers, these commands being determined according to at least one quality criterion of the link.
  • the method comprises the steps of:
  • transmitting the stream by the first station in the form of K flows to the K groups respectively, using for each of the K groups the common table of the group for distributing the data of the stream on the subcarriers.
  • the first station proceeds according to the invention to a distribution of the different stations to join in subgroups of multicast, creating constellation tables specific to these subgroups respectively.
  • the invention instead of transmitting N unicast stream according to known techniques, the invention makes it possible to transmit only K multicast stream, K ⁇ N. Therefore, the invention makes it possible to save the temporal resource and, consequently, to improve the efficiency of transmission and optimize the use of link capacity.
  • the grouping is performed iteratively, using at each iteration a measure of distance between the tables.
  • a measure of distance between the tables For a set ⁇ 1, ..., N ⁇ , there exists max (C ⁇ XC _ ⁇ P F , CXC ⁇ Z Q ) partitions having the form: ⁇ ,.,., ⁇ , ⁇ P + 1, ..., Q ⁇ , ⁇ Q + 1, ..., N ⁇ .
  • An iterative method according to the invention makes it possible to quickly converge towards a partitioning solution approaching an optimal solution, by basing the grouping decision in subgroups on a measurement of distance between the tables.
  • the table common to a subgroup is defined by taking for each subcarrier m, the most robust modulation, ie the lowest number of states, contained in the tables adapted to the links belonging to this subgroup.
  • the distance measurement is based on the determination of the sum of the absolute difference in the number of bits transported by subcarrier between two tables.
  • This measure has the advantage of being not very complex and therefore easy to implement.
  • the distance measurement is based on the determination of the sum of the absolute difference of the number of bits transported by subcarrier between two tables weighted by a determination of an intersection between the two tables.
  • This measure has the advantage of being more relevant than the previous measure to achieve a goal of reducing a parameter a evaluation of the occupation in time of an information bit.
  • the invention furthermore relates to a station intended for a telecommunication logic network comprising the station and N receiving stations connected to the station by links, able to broadcast at least one data stream to the N destination stations, N> 2 .
  • the station includes:
  • means for transmitting a stream by the station, in the form of K flows to the K groups respectively by distributing the data of the stream on the subcarriers according to the common table of the group.
  • the means of the station are adapted to implement the transmission method according to the invention.
  • the invention further relates to a telecommunication system comprising a station according to a previous object and N receiving stations connected to the station by logical links.
  • the steps of the method of transmitting at least one data stream from a first station to N destination stations, N> 2 are determined by the instructions of a transmission program incorporated into an electronic circuit such as a chip itself which can be arranged in an electronic device such as a transmitter.
  • the transmission method according to the invention can just as easily be implemented when this program is loaded into an organ of calculation such a processor or equivalent whose operation is then controlled by the execution of the program.
  • the invention also applies to a computer program, including a computer program on or in an information carrier, 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 a method according to the invention.
  • the information carrier may be any entity or device capable of storing the program.
  • the medium may comprise storage means, such as a ROM, for example a CD ROM or a microelectronic circuit ROM, or a magnetic recording means, for example a floppy disk, a disk hard, a USB key, etc.
  • the information carrier may be an integrated circuit in which the program is incorporated, the circuit being adapted to execute or to be used in the execution of the method in question.
  • the program can be translated into a transmissible form such as an electrical or optical signal, which can be routed via an electrical or optical cable, by radio or by other means.
  • the program according to the invention can be downloaded in particular on an Internet type network.
  • another object of the invention is a computer program on an information medium, said program comprising program instructions adapted to the implementation of a method for transmitting at least one data stream a first station with N destination stations, N> 2, implemented by the first station, when said program is loaded and executed in the first station intended to implement the transmission method.
  • the invention further relates to an information carrier comprising program instructions adapted to the implementation of a method for transmitting at least one data stream from a first station to N destination stations, N > 2, implemented by the first station, when said program is loaded and executed in the first station for implementing the transmission method.
  • the invention furthermore relates to a method of reception by a destination station from among N destination stations, N> 2, of a data stream transmitted by a first station, the stations, linked together by links, belonging to a same logical network and implementing during the transmission a multi-carrier modulation, each link between the first station and one of the N destination stations being associated with a table containing orders of constellations associated respectively with the subcarriers, these orders being determined according to least one link quality criterion.
  • the method comprises the steps of: receiving a common table transmitted by the first station, following the grouping of N destination stations in K groups, K> 1, according to a criterion of similarity between tables and the determination, by group, of a common table,
  • the subject of the invention is furthermore a station intended for a telecommunication logic network comprising a first station and N receiving stations whose station, connected to the first station by links, N> 2, each link between the first station and a station.
  • N destination stations being associated with a table containing constellation orders respectively associated with the subcarriers, these orders being determined according to at least one quality criterion of the link, able to receive a data stream transmitted by the first station to the N receiving stations.
  • the station includes:
  • means for demodulating the data of the stream transmitted according to a multi-carrier modulation means for receiving a table common to a subgroup of destination stations comprising the station, containing orders of constellations associated respectively with the subcarriers, these commands being determined according to a similarity criterion between tables,
  • the means of the station are adapted to implement the reception method according to the invention.
  • Figure la illustrates a unicast broadcast mode of a stream.
  • FIG. 1b illustrates a mode of multicast broadcasting of a stream.
  • Figure 1 illustrates a broadeast broadcast mode of a stream.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a logical network to which four stations STA1, STA2, STA3 and STA4 belong and illustrating a link 124 between the station STA2 and the station STA4.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a logical network to which belongs a relay station STA0 and three stations STA1, STA2 and STA3, the station STA0 transmitting a stream to the three stations STA1, STA2 and STA3 and illustrating a link 120 between the station STA2 and the STA0 station.
  • Figure 4 is a flowchart of an embodiment of a method according to the invention.
  • FIG. 5 illustrates the temporal occupation of a sequence of 20000 bits for a method of the prior art.
  • FIGS. 8-10 contain curves corresponding to simulation results of the transmission of a stream to five stations
  • FIG. 8 corresponds to the known method recommended by the HPAV specifications
  • Figure 10 corresponds to a partition in two subgroups with a transmission of two multicast streams to respectively two subgroups, according to the second embodiment of a method according to the invention.
  • FIG. 11a shows simulation results making it possible to compare the performances of a method according to the invention as a function of the distance criterion used and to compare a method according to the invention with an optimal solution.
  • Figure 1b is a magnifying glass on an area of Figure 11a.
  • Figure 12 is a diagram of a station according to the invention.
  • Figure 13 is a diagram of a destination station according to the invention.
  • a method according to the invention is placed in the context of a wireless or wired network in which the stations implement "bit-loading" algorithms that make it possible to determine a table T n of constellations for each of the links between the stations.
  • a station that can communicate with N stations comprises at least N tables. This may be more because there can be several tables per link, particularly in the case of a dynamic adaptation of the tables to the channels and / or in the case of a QoS quality of service differentiation (for example depending on the service
  • a dynamic adaptation of the tables to the channels can be implemented in the case of a CPL network given that the channel varies during the period of the alternating current.
  • a logical network is a set of stations that can communicate with each other. The N logical links connecting this station STA 0 to the other N stations STA n , ne ⁇ 1 , N ⁇ , allow to determine
  • the symbol error rate (SER) can be set according to a QoS criterion assigned to the recipients in a differentiated way, for example responding to contractual constraints, to a different tariff between recipients, etc.
  • Each coefficient b m n of a table T n corresponds to a number of bits transported by sub-carrier.
  • B n be the total number of bits transported per OFDM symbol to the STA n station:
  • M u is the set of indices of the useful subcarriers.
  • the stream to be transmitted by the station STA 0 relay is either an incoming stream of data (useful) broadcast upstream broadcast to ⁇ stations logical network to which the relay station or a traffic flow to diffuse ⁇ stations of the same logical network.
  • the tables T n are considered in descending order of the total number of bits transported per OFDM symbol to the STA station n : Bi> B 2 >...> B N
  • a method according to the invention partitions the N STAi, STA 2 , STA N stations into subgroups by basing the partition decision on a similarity criterion of the tables T n , n e. ⁇ 1, ..., N ⁇ .
  • the table common to a subgroup is defined by taking for each subcarrier m, the most robust constellation, ie the lowest number of states, contained in the different tables T n corresponding to the links associated with this subgroup .
  • FIG. 4 illustrates the progress of the method according to one embodiment of the invention.
  • Method 1 is preferably carried out iteratively.
  • the common table T k adapted to the k th subgroup is such that the total number of bits transported per OFDM symbol (of fixed duration) to the stations of the subgroup k is equal to:
  • the k th subgroup is composed of the stations whose index is contained in L k .
  • the set of N stations is partitioned into N subgroups, each subgroup L k being formed by one of the N stations:
  • All the N stations are associated with their table T n and the stream to be broadcast by the relay station is supposed to broadcast in unicast on the N links.
  • the evaluation of the time occupancy of an information bit may furthermore take into account the effects which depend on the target technology and which are associated with the overhead ((overhead according to the English terminology). Saxon) header frames, inter-frame spaces, signaling traffic) induced by the establishment of multiple streams and the increase of additional signaling traffic induced by the choice of partition between the N stations.
  • the method can take into account a parameter ⁇ function of the current partition of all N stations and varying over the iterations, which is added to the parameter a.
  • the similarity between two tables T and T is measured by a distance e p defined as follows:
  • the method calculates the initial values of the coefficients e of the matrix E.
  • the method proceeds iteratively.
  • the sequence is as follows.
  • the method determines the pair of indices (i, j) with i ⁇ j which corresponds to the smallest coefficient e ij of the matrix E. Knowing this pair, the method determines a new partition of the N stations by establishing a common table from the tables T i and T., determined as follows:
  • the new partition is therefore identical to the previous partition for all L k with k £ ⁇ i, j) and includes a new subgroup resulting from the merger (L ⁇ (JL i ) of subgroups L ⁇ and j .
  • method determines in this same step, the new number Bc k total of bits transported per OFDM symbol to the stations of the subgroup k:
  • a step 4 the method tests whether the current value of the parameter a is smaller than the previous value: a c "x?
  • the method deviates from the subsequent treatments the coefficient e ij giving it an arbitrary value that is very large, that is to say strictly greater than the values that can be taken by the coefficients of the table E, symbolized by the symbol "Infinite" in Figure 4.
  • the method tests whether there remain coefficients e p with p ⁇ q of the matrix E different from infinity, ie different from the very large arbitrary value.
  • the partition is the partition P that is to say the one preceding the last partition P c determined in step 3.
  • test 6 If the test 6 is positive, the process loops back to step 3.
  • step 3 If the test 4 is positive, ie the merging of the subgroups L t and L j carried out in step 3 makes it possible to gain on the temporal occupation of a bit, the method proceeds to a step 8 of updating.
  • step 8 the method updates:
  • the method tests whether there are still at least two different L and L subgroups (p ⁇ q) that are not empty.
  • test 9 If the test 9 is positive this means that there is still a possibility of fusion to be tested, the method then loop back to step 3 to evaluate the impact of this merger.
  • test 9 If the test 9 is negative, this means that there is only one subgroup left that contains all N stations, the process goes out of the loop and goes to step 7 because the algorithm has converged to the solution broadcast.
  • the selected partition corresponds to that updated in step 8: P.
  • the arbitrary value used in steps 5 and 8 may be a negative value. Indeed, because of the way in which the coefficients of the matrix E are determined, it is certain that these coefficients can not have a negative value. Forcing the already tested coefficients to a negative value allows them to be removed from the rest of the algorithm by a test on the sign.
  • step 7 which follows step 6 or step 9, the method transmits the flow in the form of K flows to respectively the K subgroups of stations.
  • the method therefore duplicates the data flow in K identical data streams.
  • the method uses the common table of the subgroup, determined in step 8 to distribute the data of the subgroup. flow on the subcarriers (bit-loading).
  • the common table of a subgroup from a merge made in step 3 is determined by equation (16).
  • the similarity between two tables T p and T g is measured by a distance E which consists in weighting the computation of distance between two tables taking into account the intersection between the latter, that is to say of the common table resulting from the merger of these two tables.
  • the increase in computation complexity of the coefficients is compensated by obtaining a measurement more relevant than the first measurement according to the first mode relative to the objective of reducing the parameter a.
  • a flow transmission method according to the invention is implemented by a station. Such a station can simultaneously transmit several incoming streams, for example of different nature (video, data, etc.).
  • the method according to the invention applies both to an incoming stream and to several incoming streams.
  • the stations of a subgroup are aware of the common table determined by the station which transmits the stream because the latter communicates this table to the stations of the subgroup.
  • Each destination station can therefore demodulate the received data by using the common table used to modulate the data on transmission.
  • Each received data frame may include in its preamble a table identifier to be used by the destination station.
  • FIGS. 5-7 make it possible to compare the temporal occupation of a bit between a method of the prior art, FIG. 5, and a method according to the invention, FIGS. 6 and 7.
  • FIG. 8 corresponds to the known method recommended by the HPAV specifications which leads to a duplication of the broadcast stream in as many unicast streams as of destination stations.
  • the transmitting station (relay) multiplexes in time the five identical flows mapped according to the five tables associated with the links respectively.
  • the curve is a synthesis of the temporal occupation of the five unicast flows transmitted to the five destination stations respectively. This occupation is taken as initialization value OC ini of the parameter of a method according to the invention.
  • FIG. 9 corresponds to a transmission in a broadcast mode with a common table for the five links, which may in certain cases correspond to an embodiment of a method according to the invention (convergence of the algorithm to the broadcast mode, test 9 of the negative algorithm), the reduction in the temporal occupation is approximately 31% compared to FIG. 8.
  • the reduction of the occupation in time is calculated as follows:
  • FIG. 10 corresponds to a partition in two subgroups with a transmission of two multicast streams to respectively the two subgroups, according to the second embodiment of a method according to the invention (distance E based on equation (18) ).
  • a subgroup comprises stations 2 and 3 and corresponds to the Tmi curve, the other subgroup comprises stations 1, 4 and 5 and corresponds to the Tm 2 curve.
  • the reduction in time occupancy calculated according to equation (19) is about 37% compared with FIG. 8.
  • the comparison is placed in the context of a 5-link logical network with a random choice of 5 tables in a database containing 100 tables determined from 100 simulated PLC channels. 1000 prints are made, which corresponds to the horizontal scale allowing each time to compare the optimal solution, curve Co, to a method according to the invention for both criteria, the broadcast solution, curve C4, and, at the unicast solution according to the HPAV method, curve C3.
  • the unicast solution serves as reference, curve C3, and sets the reference value 0 of the vertical scale which indicates the reduction of occupation in time with respect to this unicast solution.
  • the optimal solution is determined by evaluating the OC parameter for all possible partitions in all tables and retaining only the minimum value of parameter a
  • Figure 1b is a magnifying glass on an area of Figure 11a.
  • the comparison of the curves Co, Cl, C2, C3, C4 gives the following indications:
  • criterion 2 and criterion 1 converge towards the same solution in 54.90% of cases, criterion 2 ⁇ criterion 1 in 11.70% of cases,
  • criterion 2 makes it possible to approach the optimal solution significantly.
  • a method according to the invention never degrades the time efficiency with respect to the reference solution unlike the broadcast solution which in some cases degrades performance, which is reflected in FIGS. ia and 11b by negative time reduction values (below the reference value 0 corresponding to the unicast solution).
  • FIG. 12 is a diagram of a station (gateway, relay) able to broadcast at least one stream according to the invention.
  • the STA0 station is intended for a telecommunication logic network comprising the station and N stations connected to the station by links, such a logical network is illustrated in FIG. 3.
  • the station is able to broadcast at least one data stream to the stations.
  • the station includes:
  • means for transmission according to a multi-carrier modulation typically comprise an OFDM MUX OFDM modulator which performs an inverse Fourier transform on NFFT under orthogonal carriers.
  • These means are typically calculation means, for example a microprocessor or a DSP (Digital Signal Processor), microprogrammed to calculate the equations (I) - (3) and deduce the tables T n from the relation (4) for each link n.
  • DSP Digital Signal Processor
  • These means are typically computing means, for example a microprocessor, a DSP signal processor, microprogrammed to implement steps (2) - (9) of the method.
  • These means typically include a dithering module TR and a modulator OFDM.
  • the module TR performs a duplication of the flux in K flux and needle on each subcarrier of the OFDM modulator, the number of bits corresponding to the order of the constellation indicated in the table (bit-loading) associated with the flow to which the pointed bits belong. .
  • the means of the station are adapted to implement the transmission method according to the invention.
  • FIG. 13 is a diagram of a station STA1, intended for a telecommunication logic network, able to receive a data stream transmitted by a first STAO station to N destination stations, according to the invention.
  • the telecommunication logic network illustrated in FIG. 3, comprises the first STAO station and N destination stations whose station STA1 is connected to the first STAO station by links, N> 2.
  • Station STA1 includes:
  • means for demodulating the data of the transmitted stream according to a multi-carrier modulation typically comprise an OFDM OFDM OFDM demodulator which performs a direct Fourier transform on NFFT under orthogonal carriers.
  • These means are typically extraction means for extracting from a received data frame the coefficients of the common table, for example a microprocessor or a DSP (Digital Signal Processor) microprogrammed.
  • means for extracting the data of the stream distributed on the sub-carriers during transmission, by using the common table typically comprise a stripping module TR "1.
  • the module TR " 1 extracts from each subcarrier of the OFDM demodulator, the number of bits corresponding to the order of the constellation entered in the common table (bit-loading 1 ).
  • the means of the station are adapted to implement the reception method according to the invention.
  • An example of implementation of the invention is as follows.
  • the context is that of a relay station (/ gateway / bridge) between an Ethernet network and an electrical network used as a PLC network.
  • ARP Address Resolution Protocol
  • the mechanism for discovering the addresses of the stations is done through Adress Resolution Protocol (ARP) requests, particular frames broadcast in broadcast mode on the network (destination address FF: FF: FF: FF: FF: FF ).
  • the CPL relay station receiving an ARP request on its Ethernet interface will relay this frame to all the stations of the CPL network according to the current recommendations defined by HPAV (Conversion broadcast - unicast).
  • HPAV Conversion broadcast - unicast

Landscapes

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Abstract

La présente invention se rapporte à un procédé de transmission d'au moins un flux de données d'une station à N stations destinataires, N≥2, les stations, reliées entre elles par des liens, appartiennent à un même réseau logique et mettent en oeuvre lors de la transmission une modulation multi porteuse, chaque lien entre la station et une des N stations destinataires étant associé à une table contenant des ordres de constellations associés respectivement aux sous porteuses, ces ordres étant déterminés selon un ou plusieurs critères de qualité du lien, ledit procédé consistant : à regrouper les N stations en K groupes, K≥1, selon un critère de similarité entre tables et à déterminer, par groupe, une table commune; à transmettre un flux par la station, sous forme de K flux vers respectivement les K groupes en répartissant les données du flux sur les sous porteuses selon la table commune du groupe.

Description

Procédé de regroupement de stations pour optimiser la diffusion d'
broadcast/multicast
Domaine de l'invention
La présente invention se rapporte au domaine des télécommunications. Au sein de ce domaine, l'invention se rapporte plus particulièrement aux techniques mises en œuvre par une station pour la transmission d'un flux vers plusieurs stations de son réseau logique. Le réseau logique est l'ensemble des stations associées, i.e. qui peuvent échanger des données (utiles) entre elles, indépendamment du support physique. Les réseaux peuvent être filaires ou sans fil. La notion de flux correspond à une séquence de données ayant une adresse source, une adresse destination sachant qu'une même séquence de données doit être transmise vers un ou plusieurs destinataires.
Lorqu'une station doit transmettre un flux destiné à une seule station du réseau, celui-ci est diffusé selon un mode unicast illustré par la figure la. Ce mode implique qu'une trame appartenant à ce flux possède une adresse de destination appartenant à une seule station. Lorsqu'une station doit diffuser un même flux vers plusieurs stations du réseau, la diffusion peut être effectuée selon un mode multicast illustré par la figure lb ou selon un mode broadcast illustré par la figure le.
Dans un réseau filaire avec un support dédié à la transmission, le canal peut être considéré comme idéal sur chaque lien, par conséquent il n'est pas nécessaire d'adapter le signal transmis au lien physique qui le supporte. La diffusion d'un flux destiné à plusieurs destinataires peut être effectuée selon un mode multicast en définissant une adresse de destination commune pour toutes les stations destinataires. Dans le cas d'un réseau Ethernet où le signal est transmis en bande de base, le mode de diffusion "Broadcast" (qui correspond à un mode Multicast où toutes les stations sont destinataires), est réalisé en forçant à 1 tous les bits composant l'adresse MAC (Media Access Control) de destination (adresse FF :FF :FF :FF :FF :FF).
Dans un réseau filaire partagé entre différents types de signaux transmis, par exemple un réseau électrique qui transporte des signaux électriques d'alimentation et des signaux de télécommunication, le canal de transmission des signaux de télécommunications s'éloigne d'un canal idéal. Ainsi, le canal CPL, acronymes de Courant Porteur en Ligne (ou selon la terminologie anglo- saxonne Power Line Télécommunication, PLT), induit des effets similaires à ceux rencontrés dans un canal aérien. En particulier, le canal CPL, comme le canal aérien, peut conduire à des trajets multiples lors de la transmission. L'effet multi trajets rencontré avec le canal CPL tient son origine dans les désadaptations d'impédances aux niveaux des terminaisons du réseau électrique qui provoquent des réflexions du signal.
Les canaux multi-trajets, dans un contexte sans-fil ou filaire, provoquent un étalement en temps de l'énergie reçue. Cette caractéristique se traduit par des évanouissements (fading selon la terminologie anglo-saxonne) du canal localisés en fréquence, d'autant plus nombreux que l'étalement en temps de la réponse impulsionnelle du canal est grand.
En outre, la dynamique du signal reçu peut être très importante, en particulier dans le contexte des réseaux sans fil où la puissance des ondes radioélectriques décroît en 1/d2, d étant la distance séparant l'émetteur du récepteur. Cette perte d'énergie peut également se retrouver dans certains types de réseaux filaires, tels que les réseaux CPL où le support de la transmission n'est autre que le réseau électrique, dont la fonction première n'est pas d'assurer le transfert de données par des modulations larges bandes. Comme dans les réseaux sans-fil, la puissance du signal reçu au niveau d'une station d'un réseau CPL dépend en grande partie de la distance la séparant de l'émetteur et de la fréquence du signal transmis. Spécifiquement aux réseaux CPL, le fait que deux stations appartiennent au même circuit électrique ou à deux circuits électriques différents est aussi un facteur influant fortement sur la qualité du lien les séparant.
Pour lutter contre les évanouissements fréquentiels du canal propres au canaux multi-trajets, il est connu d'utiliser des modulations multi porteuses telles que l'OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplex) qui sont particulièrement adaptées pour différentes raisons.
D'une part, elles permettent de limiter l'influence des interférences entre symboles en utilisant une période symbole bien plus longue que l'étalement en temps de la réponse impulsionnelle. Dans les cas où la modulation OFDM est couplée à un préfixe cyclique, modulation désignée parfois par les acronymes CP-OFDM, elle peut permettre d'annuler cette interférence entre symboles.
D'autre part, sur la bande (étroite) occupée par une sous-porteuse donnée, il est raisonnable de faire l'hypothèse d'un canal plat en fréquence ce qui permet d'utiliser à la réception un simple égaliseur Zero-Forcing.
Plusieurs normes de télécommunication incluent une modulation OFDM. Pour exemples, dans le cas des réseaux sans-fil, on peut citer les normes DAB, DVB-T, certaines normes de la famille IEEE 802.11, dans le cas des réseaux filaires, on peut citer Γ ADSL ou les CPL.
Par ailleurs, dans l'hypothèse où le canal est connu de l'émetteur, les modulations multi porteuses permettent d'adapter le signal émis au canal en présence. En effet, les sous-porteuses pouvant être modulées de manière indépendante, il est possible d'adapter la quantité d'information transmise par sous-porteuse, en sélectionnant une constellation par sous-porteuse avec un ordre plus ou moins grand en fonction de l'atténuation propre au sous-canal correspondant à cette sous-porteuse. Cette technique, connue sous la terminologie anglo-saxonne bit-loading, permet de s'approcher au mieux de la capacité de transmission que peut théoriquement supporter le lien. Ainsi, une station émettrice possède pour chacun de ses liens, illustrés par la figure 2, une table de constellations connue sous la terminologie anglo-saxonne Tone Map, Tn , qui indique pour chaque sous-porteuse la constellation (sous entendu l'ordre associé) à utiliser. La sélection de la constellation en fonction de l'atténuation du sous-canal nécessite donc une voie de retour pour que le récepteur rende compte à l'émetteur de la qualité du canal. Pour être efficace, un algorithme de bit-loading nécessite un canal quasi-statique. Ce type de canal existant dans les réseaux ADSL ou CPL, l'utilisation d'une technique de bit-loading y est donc particulièrement adaptée. Lors de la transmission d'un flux, les données de ce flux sont mappées selon les indications contenues dans la table de constellations du lien considéré afin d'exploiter au mieux sa capacité de transmission. La détermination de la constellation à appliquer à la sous-porteuse m s'appuie sur la formule bien connue de la capacité :
SINR (m)
Cm = log2(l + (1) où le terme SINR(m) correspond au rapport signal à bruit plus interférences et Γ est la marge sur le SINR ("SINR gap"), définie pour un taux d'erreur symbole (SER) par [1] :
Figure imgf000005_0001
où Q 1 (x) est la fonction inverse de Marcum, avec Q (x) = -= \e [ 2 J . Une sous-porteuse ne pouvant transmettre qu'un nombre entier de bits, il est nécessaire de définir un nombre bm de bits par porteuse qui soit un nombre entier :
Figure imgf000005_0002
où aj est égal au plus grand nombre entier immédiatement inférieur à a, IEcons; est l'ensemble fini contenant les quantités de bits associés aux différentes constellations utilisées par le système, d est la différence entre |_Cm J et l'élément immédiatement inférieur contenu dans IEcons; et b max est le p rlus g &rand élément de E const
Ainsi, pour un système multi porteuses comportant Mu sous-porteuses utiles dont les indices sont classés dans un ensemble MH et en supposant que tous les canaux peuvent utiliser les mêmes modulations, la table Tn des constellations ou « tone map » adaptée au canal n est définie par :
Tn = {b m e Mu } . (4) Pour chaque sous-porteuse m l'ordre de constellation dépend donc de la qualité du canal déterminée selon les relations (1) (2) pour un taux d'erreur symbole et une puissance du signal émis qui permet d'atteindre le SINR. Cet ordre est un maximum pour la qualité donnée du canal, il est bien entendu qu'une constellation avec un ordre inférieur peut être utilisée mais au détriment du débit.
Art antérieur
Lorsqu'une station passerelle entre deux réseaux de technologies différentes doit transmettre un même flux de données provenant du premier réseau à destination de plusieurs stations du second réseau, le mode de diffusion peut être défini dans un standard. Ainsi, les spécifications HPAV [2] et la récente norme IEEE P1901 [3] recommandent la duplication du flux multicast en N flux unicast, N étant le nombre de stations destinataires. En particulier, lorsqu'une station passerelle CPL (conforme par exemple aux spécifications HPAV) capte un flux de données diffusé en broadcast, au niveau de son interface Ethernet, elle se doit de le transmettre sur son interface relié au réseau électrique vers toutes les stations du réseau logique auquel elle appartient. Pour transmettre le flux, la station passerelle CPL duplique ce flux autant de fois qu'il y a de stations à joindre et multiplexe en temps ces N flux unicast en respectant la table des constellations Tn définie exclusivement pour chaque lien n. La ressource étant partagée en temps entre les différents utilisateurs, il apparaît que ce procédé n'est pas optimal et qu'il réduit notablement la capacité globale du réseau. Cette limitation et cette dégradation du réseau sont particulièrement dommageables dans le cas classique de la diffusion d'un flux vidéo en broadcast vers plusieurs stations d'un réseau CPL.
Exposé de l'invention
L'invention propose d'améliorer l'occupation de la ressource temporelle par un flux devant être transmis par une station vers plusieurs stations destinataires.
Ainsi, l'invention a pour objet un procédé de transmission d'un flux de données d'une première station à N stations destinataires, N>2, les stations, reliées entre elles par des liens, appartenant à un même réseau logique et mettant en œuvre lors de la transmission une modulation multi porteuse, chaque lien entre la première station et une des N stations destinataires étant associé à une table contenant des ordres de constellations associés respectivement aux sous porteuses, ces ordres étant déterminés selon au moins un critère de qualité du lien.
Le procédé comprend les étapes qui consistent :
à regrouper les N stations destinataires en K groupes, K>1, selon un critère de similarité entre tables et à déterminer, par groupe, une table commune,
à transmettre le flux par la première station sous forme de K flux vers respectivement les K groupes en utilisant pour chacun des K groupes la table commune du groupe pour répartir les données du flux sur les sous porteuses.
Lorsqu'un flux doit être transmis vers plusieurs stations, ce qui se traduit typiquement dans le cas d'un flux diffusé en mode broadcast par un réseau Ethernet par une adresse de destination FF :FF :FF :FF :FF :FF dans l'entête de la trame Ethernet entrante à la première station, la première station procède selon l'invention à une répartition des différentes stations à joindre en sous -groupes de multicast, en créant des tables de constellations propres respectivement à ces sous-groupes.
Ainsi, au lieu de transmettre N flux unicast selon des techniques connues, l'invention permet de ne transmettre que K flux multicast, K < N. Par conséquent, l'invention permet d'économiser la ressource temporelle et, par suite, d'améliorer l'efficacité de la transmission et d'optimiser l'utilisation de la capacité des liens.
Selon un mode de réalisation de l'invention, le regroupement est effectué de manière itérative, en utilisant à chaque itération une mesure de distance entre les tables. Pour un ensemble {1, ... , N} , il existe max(C^ X C _~ P F , C X C^ZQ ) partitions ayant pour forme : { Ι,.,.,Ρ}, {P + 1,...,Q}, {Q + 1,..., N}. Un procédé itératif selon l'invention permet de converger rapidement vers une solution de partitionnement s'approchant d'une solution optimale, en basant la décision de regroupement en sous-groupes sur une mesure de distance entre les tables. La table commune à un sous-groupe est définie en prenant pour chaque sous porteuse m, la modulation la plus robuste, i.e. au nombre d'états le plus faible, contenue dans les tables adaptées aux liens appartenant à ce sous-groupe.
Selon un mode de réalisation de l'invention, la mesure de distance repose sur la détermination de la somme de la différence absolue de nombre de bits transportés par sous porteuse entre deux tables.
Cette mesure a pour avantage d'être peu complexe et donc facile à mettre en œuvre.
Selon un mode de réalisation de l'invention, la mesure de distance repose sur la détermination de la somme de la différence absolue du nombre de bits transportés par sous porteuse entre deux tables pondérée par une détermination d'une intersection entre les deux tables.
Cette mesure a pour avantage d'être plus pertinente que la précédente mesure pour atteindre un objectif de réduction d'un paramètre a d'évaluation de l'occupation en temps d'un bit d'information.
L'invention a en outre pour objet une station destinée à un réseau logique de télécommunication comprenant la station et N stations destinataires reliées à la station par des liens, apte à diffuser au moins un flux de données vers les N stations destinataires, N>2.
La station comprend :
- des moyens pour une transmission selon une modulation multi porteuse,
des moyens pour déterminer par lien une table contenant des ordres de constellations associés respectivement aux sous porteuses, ces ordres étant déterminés selon au moins un critère de qualité du lien,
des moyens pour regrouper les N stations en K groupes, K>1, selon un critère de similarité entre tables et pour déterminer, par groupe, une table commune,
des moyens pour transmettre un flux par la station, sous forme de K flux vers respectivement les K groupes en répartissant les données du flux sur les sous porteuses selon la table commune du groupe.
Les moyens de la station sont adaptés pour mettre en œuvre le procédé de transmission selon l'invention.
L'invention a en outre pour objet un système de télécommunication comprenant une station selon un précédent objet et N stations destinataires reliées à la station par des liens logiques.
Selon une implémentation préférée, les étapes du procédé de transmission d'au moins un flux de données d'une première station à N stations destinataires, N>2, sont déterminées par les instructions d'un programme de transmission incorporé dans un circuit électronique telle une puce elle-même pouvant être disposée dans un dispositif électronique tel un émetteur. Le procédé de transmission selon l'invention peut tout aussi bien être mis en œuvre lorsque ce programme est chargé dans un organe de calcul tel un processeur ou équivalent dont le fonctionnement est alors commandé par l'exécution du programme.
En conséquence, l'invention s'applique également à un programme d'ordinateur, notamment un programme d'ordinateur sur ou dans un support 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 un procédé selon l'invention.
Le support 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, tel qu'une ROM, par exemple un CD ROM ou une ROM de circuit microélectronique, ou encore un moyen d'enregistrement magnétique, par exemple une disquette (floppy dise), un disque dur, une clé USB, etc.
Alternativement, le support d'informations peut être un circuit intégré dans lequel le programme est incorporé, le circuit étant adapté pour exécuter ou pour être utilisé dans l'exécution du procédé en question.
Par ailleurs, le programme peut être traduit en une forme transmissible telle qu'un signal électrique ou optique, qui peut être acheminé via un câble électrique ou optique, par radio ou par d'autres moyens. Le programme selon l'invention peut être en particulier téléchargé sur un réseau de type Internet.
Donc, l'invention a en outre pour objet un programme d'ordinateur sur un support d'informations, ledit programme comportant des instructions de programme adaptées à la mise en œuvre d'un procédé de transmission d'au moins un flux de données d'une première station à N stations destinataires, N>2 , mis en œuvre par la première station, lorsque ledit programme est chargé et exécuté dans la première station destinée à mettre en œuvre le procédé de transmission..
Et l'invention a en outre pour objet un support d'informations comportant des instructions de programme adaptées à la mise en œuvre d'un procédé de transmission d'au moins un flux de données d'une première station à N stations destinataires, N>2, mis en œuvre par la première station, lorsque ledit programme est chargé et exécuté dans la première station destinée à mettre en œuvre le procédé de transmission.
L'invention a en outre pour objet un procédé de réception par une station destinataire parmi N stations destinataires, N>2, d'un flux de données transmis par une première station, les stations, reliées entre elles par des liens, appartenant à un même réseau logique et mettant en œuvre lors de la transmission une modulation multi porteuse, chaque lien entre la première station et une des N stations destinataires étant associé à une table contenant des ordres de constellations associés respectivement aux sous porteuses, ces ordres étant déterminés selon au moins un critère de qualité du lien.
Le procédé comprend les étapes qui consistent : à recevoir une table commune transmise par la première station, suite au regroupement des N stations destinataires en K groupes, K>1, selon un critère de similarité entre tables et à la détermination, par groupe, d'une table commune,
à démoduler les données du flux transmis par la première station en utilisant la table commune du groupe auquel appartient la station destinataire.
L'invention a en outre pour objet une station destinée à un réseau logique de télécommunication comprenant une première station et N stations destinataires dont la station, reliées à la première station par des liens, N>2, chaque lien entre la première station et une des N stations destinataires étant associé à une table contenant des ordres de constellations associés respectivement aux sous porteuses, ces ordres étant déterminés selon au moins un critère de qualité du lien, apte à recevoir un flux de données transmis par la première station à destination des N stations destinataires.
La station comprend :
des moyens pour démoduler les données du flux transmis selon une modulation multi porteuse, des moyens pour recevoir une table commune à un sous groupe de stations destinataires comprenant la station, contenant des ordres de constellations associés respectivement aux sous porteuses, ces ordres étant déterminés selon un critère de similarité entre tables,
des moyens pour extraire les données du flux réparties sur les sous porteuses lors de l'émission, en utilisant la table commune.
Les moyens de la station sont adaptés pour mettre en œuvre le procédé de réception selon l'invention.
Liste des figures
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront lors de la description qui suit faite en regard de figures annexées données à titre d'exemples non limitatifs.
La figure la illustre un mode de diffusion unicast d'un flux.
La figure lb illustre un mode de diffusion multicast d'un flux.
La figure le illustre un mode de diffusion broadeast d'un flux.
La figure 2 est un schéma illustrant un réseau logique auquel appartiennent quatre stations STA1, STA2, STA3 et STA4 et illustrant un lien 124 entre la station STA2 et la station STA4.
La figure 3 est un schéma illustrant un réseau logique auquel appartiennent une station relais STA0 et trois stations STA1, STA2 et STA3, la station STA0 transmettant un flux vers les trois stations STA1, STA2 et STA3 et illustrant un lien 120 entre la station STA2 et la station STA0.
La figure 4 est un organigramme d'un mode de réalisation d'un procédé selon l'invention.
La figure 5 illustre l'occupation temporelle d'une séquence de 20000 bits pour un procédé de l'art antérieur.
Les figures 6 et 7 illustrent l'occupation temporelle d'une séquence de 20000 bits pour un procédé selon l'invention. Les figures 8-10 contiennent des courbes correspondant à des résultats de simulation de la transmission d'un flux à destination de cinq stations, la figure 8 correspond au procédé connu préconisé par les spécifications HPAV, la figure 9 correspond à une transmission selon un mode broadcast avec une table commune pour les cinq liens, la figure 10 correspond à une partition en deux sous groupes avec une transmission de deux flux multicast vers respectivement les deux sous groupes, selon le deuxième mode de réalisation d'un procédé selon l'invention.
La figure l ia représente des résultats de simulation permettant de comparer les performances d'un procédé selon l'invention en fonction du critère de distance utilisé et de comparer un procédé selon l'invention à une solution optimale.
La figure 1 lb est une loupe sur une zone de la figure l ia.
La figure 12 est un schéma d'une station selon l'invention.
La figure 13 est un schéma d'une station destination selon l'invention.
Description d'un mode de réalisation de l'invention
Un procédé selon l'invention se place dans un contexte d'un réseau sans fil ou filaire dans lequel les stations mettent en œuvre des algorithmes de « bit-loading » qui permettent la détermination d'une table Tn de constellations pour chacun des liens entre les stations. Ainsi, une station qui peut communiquer avec N stations comprend au minimum N tables. Ce peut être plus car il peut y avoir plusieurs tables par lien en particulier dans le cas d'une adaptation dynamique des tables aux canaux et/ou dans le cas d'une différentiation de qualité de service QoS (par exemple en fonction du service
(type de flux,etc)) . Une adaptation dynamique des tables aux canaux peut être mise en œuvre dans le cas d'un réseau CPL compte tenu que le canal varie au cours de la période du courant alternatif.
L'invention se place dans le contexte où une station STA0, qui peut jouer un rôle de passerelle ou relais entre deux réseaux de technologie différente, doit transmettre un flux vers N stations STA1( STA2, STAN d'un réseau logique auquel elle appartient, illustré par la figure 3 dans le cas où N=3. Un réseau logique est un ensemble de stations qui peuvent communiquer entre elles. Les N liens logiques reliant cette station STA0 aux N autres stations STAn, n e {1, N} , permettent de déterminer
Ν tables Tn qui peuvent être différentes entre elles compte tenu que les liens peuvent être de qualités différentes. Par exemple le taux d'erreur symbole (SER) peut être fixé selon un critère de QoS attribué aux destinataires de façon différenciée répondant par exemple à des contraintes contractuelles, à un tarif différent entre destinataires, etc.
Chaque coefficient bm n d'une table Tn correspond à un nombre de bits transportés par sous- porteuse. Soit Bn le nombre total de bits transportés par symbole OFDM vers la station STAn :
Figure imgf000010_0001
où Mu correspond à l'ensemble des indices des sous porteuses utiles.
Le flux à transmettre par la station STA0 relais correspond soit à un flux entrant de données (utiles) diffusé en amont en broadcast à destination de Ν stations du réseau logique auquel appartient la station relais, soit à un flux de signalisation à diffuser à Ν stations du même réseau logique.
Dans la suite, les tables Tn sont considérées classées par ordre décroissant du nombre total de bits transportés par symbole OFDM vers la station STAn : Bi > B2 > ... > BN Un procédé selon l'invention effectue un partitionnement des N stations STAi, STA2, STAN en sous-groupes en basant la décision de partition sur un critère de similarité des tables Tn , n e. {1, ..., N} . La table commune à un sous-groupe est définie en prenant pour chaque sous porteuse m, la constellation la plus robuste, i.e. au nombre d'états le plus faible, contenue dans les différentes tables Tn correspondant aux liens associés à ce sous-groupe.
L'organigramme représenté à la figure 4 illustre le déroulement du procédé selon un mode de réalisation de l'invention.
Le procédé 1 se déroule préférentiellement de manière itérative.
A une itération donnée, la table commune Tk adaptée au kieme sous groupe est telle que le nombre total de bits transportés par symbole OFDM (de durée fixée) vers les stations du sous-groupe k est égal à :
Figure imgf000011_0001
avec ] Lk = {1, ..., N} , (7) k
le kieme sous groupe est composé des stations dont l'indice est contenu dans Lk .
Le procédé selon l'invention détermine une partition des N stations en K sous groupes qui permet de minimiser l'occupation en temps d'un bit d'information évaluée par le paramètre a défini par la relation suivante : k=l k
A l'initialisation 2, l'ensemble des N stations est partitionné en N sous-groupes, chaque sous- groupe Lk étant formé par une des N stations :
Partition initiale: P= {Lk l Lk = {k}, \/k G {1,..., N} } . (9)
Toutes les N stations sont associées à leur table Tn et le flux à diffuser par la station relais est supposé diffusé en unicast sur les N liens.
Chaque bit d'information étant dupliqué N fois et occupant la ressource pendant un temps inversement proportionnel au nombre de bits déterminés par le coefficient bm n associé à la sous porteuse les transportant, il vient la valeur d'initialisation du paramètre a :
N
(10)
Il est à noter que l'évaluation de l'occupation en temps d'un bit d'information peut en outre prendre en compte les effets qui dépendent de la technologie cible et qui sont associés à la surcharge ((overhead selon la terminologie anglo-saxonne) entêtes des trames, espaces inter-trames, trafic de signalisation) induite par l'établissement de plusieurs flux et à l'augmentation de trafic de signalisation supplémentaire induite par le choix de la partition entre les N stations. A cette fin, le procédé peut prendre en compte un paramètre β fonction de la partition courante de l'ensemble des N stations et variant au fil des itérations, qui vient s'ajouter au paramètre a.
Pour mesurer la similarité entre deux tables, différents critères peuvent être utilisés. Selon un premier mode de réalisation qui correspond à celui illustré par la figure 4, la similarité entre deux tables T et T est mesurée par une distance ep définie de la manière suivante :
Figure imgf000012_0001
Les distances ep entre les différentes tables en présence peuvent être représentées forme matricielle suivante, en remarquant que e = e et que e = 0 :
0 e2,l e3,l βΝ,1
e2,l 0 e3,2 βΝ,2
E = e3,l e3,2 0 · βΝ,3 (12) eN,l eN,2 eN,3 ■ 0
Lors de l'initialisation 2, le procédé calcule les valeurs initiales des coefficients e de la matrice E.
Après l'étape d'initialisation, le procédé se déroule de manière itérative. Pour une itération, le déroulement est le suivant.
Dans une étape 3, le procédé détermine le couple d'indices (i,j) avec i≠j qui correspond au plus petit coefficient ei j de la matrice E. Connaissant ce couple, le procédé détermine une nouvelle partition des N stations en établissant une table commune à partir des tables Ti et T. , déterminée de la façon suivante :
Lk , k £ {i, j}
nouvelle partition : Pc = { ck I Lck = < Li \ L. si k = min ( , j) >} (13)
0 si k = max ( , j)
La nouvelle partition est donc identique à la partition précédente pour tous les Lk avec k £ {i, j) et elle comprend un nouveau sous groupe résultant de la fusion ( L{ (J Li ) des sous groupes L{ et j . Le procédé détermine dans cette même étape, le nouveau nombre Bck total de bits transportés par symbole OFDM vers les stations du sous-groupe k :
Bck = ∑ m (bm n ) (14) me „
ainsi que la nouvelle valeur du paramètre a, dite valeur courante notée ac :
N 1
=∑ (15) k=l Bc,,
Dans une étape 4, le procédé teste si la valeur courante du paramètre a est inférieure à la valeur précédente : ac «x ?
Si le test 4 est négatif ceci signifie que la dernière fusion des sous groupes L{ et j effectuée à l'étape 3 n'a pas permis de gagner sur l'occupation temporelle d'un bit et a donc eu un impact négatif sur la partition. Cette nouvelle partition Lck n'est pas conservée pour la suite de l'algorithme. Dans une étape 5 suivante, le procédé écarte des traitements ultérieurs le coefficient ei j en lui donnant une valeur arbitraire très grande, c'est-à-dire strictement supérieure aux valeurs que peuvent prendre les coefficients de la table E, symbolisée par le symbole « infini » sur la figure 4. Dans une étape 6, le procédé teste s'il reste des coefficients ep avec p≠q de la matrice E différents de l'infini, i.e. différents de la valeur arbitraire très grande.
Si le test 6 est négatif, le procédé sort de la boucle et passe à l'étape 7 car tous les coefficients e ont été passés en revue lors de l'étape 3. La partition est la partition P c'est-à-dire celle qui précède la dernière partition Pc déterminée à l'étape 3.
Si le test 6 est positif, le procédé reboucle à l'étape 3.
Si le test 4 est positif, i.e. la fusion des sous groupes Lt et Lj effectuée à l'étape 3 permet de gagner sur l'occupation temporelle d'un bit, le procédé passe à une étape 8 de mise à jour.
A l'étape 8, le procédé met à jour :
- le paramètre a en lui affectant la valeur courante : a= ac
la partition P en lui affectant la composition de la nouvelle partition : P = Pc les coefficients de la table commune correspondant à la fusion effectuée à l'étape 3, cette table commune prenant pour indice le plus petit indice du couple (i,j) (min(i,j)) : . ,. = {min (V ,bj ) J / m e M } (16) - la table dont l'indice est le plus grand indice du couple (i,j) :
T ,. Λ = {0 / m e M ) (17) les coefficients des lignes et des colonnes i et j de la matrice E : les coefficients de la ligne min(i, j) et de la colonne min(i, j) sont mis à jour avec la relation (11) car la table TMn^ ^ correspond à la table issue de la fusion effectuée à l'étape (3), les coefficients de la ligne max(i, j) et de la colonne max(i, j) sont forcés à une valeur arbitraire très grande, c'est-à- dire strictement supérieure aux valeurs que peuvent prendre les coefficients de la table E, symbolisée par le symbole « infini », de manière à ne plus tenir compte des coefficients de cette ligne/colonne dans la suite du traitement.
A l'étape 9 suivante, le procédé teste s'il reste encore au moins deux sous groupes L et L différents (p≠q) non vides.
Si le test 9 est positif ceci signifie qu'il reste encore une possibilité de fusion à tester, le procédé reboucle alors à l'étape 3 pour évaluer l'impact de cette fusion.
Si le test 9 est négatif, ceci signifie qu'il ne reste plus qu'un seul sous groupe qui contient toutes les N stations, le procédé sort de la boucle et passe à l'étape 7 car l'algorithme a convergé vers la solution broadcast. La partition retenue correspond à celle mise à jour à l'étape 8 : P .
En fonction du mode de réalisation, la valeur arbitraire utilisée aux étapes 5 et 8 peut être une valeur négative. En effet, du fait de la manière dont sont déterminés les coefficients de la matrice E, il est sure que ces coefficients ne peuvent pas avoir une valeur négative. Forcer les coefficients déjà testés à une valeur négative permet donc de les écarter de la suite de l'algorithme par un test sur le signe.
Dans une étape 7, qui fait suite à l'étape 6 ou l'étape 9, le procédé transmet le flux sous forme de K flux vers respectivement les K sous-groupes de stations. Le procédé duplique donc le flux de données en K flux de données identiques. Pour chacun des K flux destiné à un des K sous-groupes, le procédé utilise la table commune du sous-groupe, déterminée à l'étape 8 pour répartir les données du flux sur les sous porteuses (bit-loading). Ainsi, la table commune d'un sous-groupe issu d'une fusion effectuée à l'étape 3 est déterminée par l'équation (16).
Selon un deuxième mode de réalisation, ' la similarité entre deux tables T p et T g est mesurée par une distance E qui consiste à pondérer le calcul d'éloignement entre deux tables en tenant compte de l'intersection entre ces dernières, c'est à dire de la table commune résultant de la fusion de ces deux tables.
Figure imgf000014_0001
L'augmentation de complexité de calcul des coefficients est compensée par l'obtention d'une mesure plus pertinente que la première mesure selon le premier mode relativement à l'objectif qui consiste à réduire le paramètre a.
Le procédé selon ce deuxième mode se déroule de la même façon que pour le premier mode mais en remplaçant l'équation (11) par l'équation (18).
Un procédé de transmission de flux selon l'invention est mis en œuvre par une station. Une telle station peut transmettre simultanément plusieurs flux entrants, par exemple de différente nature (vidéo, data,etc). Le procédé selon l'invention s'applique aussi bien à un flux entrant qu'à plusieurs flux entrants.
Les stations d'un sous groupe ont connaissance de la table commune déterminée par la station qui transmet le flux car cette dernière communique cette table aux stations du sous groupe. Chaque station destinataire peut donc démoduler les données reçues en utilisant la table commune utilisée pour moduler les données à l'émission. Chaque trame de données reçues peut comprendre dans son préambule un identifiant de table à utiliser par la station destinataire.
Les figures 5-7 permettent de comparer l'occupation temporelle d'un bit entre un procédé de l'art antérieur, figure 5, et un procédé selon l'invention, figures 6 et 7.
Les spécifications actuelles dans les réseaux CPL ne prévoient pas la définition de Tone Map commun pour la diffusion de flux en broacast/multicast sur le réseau. Le procédé décrit par HPAV pour la transmission d'un flux à l'attention de N stations et illustré par la figure 5, consiste à dupliquer N fois ce flux en unicast, chaque lien possédant un Tone Map qui lui est propre. Dans le cas classique de la diffusion d'un flux vidéo en broadcast et si le réseau comporte plus de 3 ou 4 stations, l'application de cette méthode réduit notablement la capacité globale du réseau, la ressource étant partagée en temps entre les différents utilisateurs. L'occupation temporelle de la diffusion d'une séquence de 20000 bits selon le procédé HPAV est représentée à la figure 5. Elle résulte du multiplexage des cinq flux unicast.
Cette occupation temporelle de la diffusion d'une séquence de 20000 bits est à comparer à celle obtenue par un procédé selon l'invention avec la création d'un Tone Map commun de broadcast pour les 5 stations, figure 6, ou avec la création de deux Tone Map communs correspondant à deux sous-groupes de multicast, figure 7.
Les courbes représentées sur les figures 8-10 sont des résultats de simulation de la diffusion d'un flux à destination de cinq stations. Le contexte est celui des spécifications HPAV : modulation multi porteuse « windowed OFDM » avec Mu=917 sous porteuses utiles. Les tables (Tone Map) ont été obtenues par simulation en effectuant un « bit-loading » sur des canaux CPL de classe 2 [4].
La figure 8 correspond au procédé connu préconisé par les spécifications HPAV qui conduit à une duplication du flux broadcast en autant de flux unicast que de stations destinataires. La station émettrice (relais) multiplexe en temps les cinq flux identiques mappés selon respectivement les cinq tables associées aux liens. La courbe est une synthèse de l'occupation temporelle des cinq flux unicast transmis vers respectivement les cinq stations destinataires. Cette occupation est prise comme valeur d'initialisation OCini du paramètre d'un procédé selon l'invention.
La figure 9 correspond à une transmission selon un mode broadcast avec une table commune pour les cinq liens, qui peut dans certains cas correspondre à un mode de réalisation d'un procédé selon l'invention (convergence de l'algorithme vers le mode broadcast, test 9 de l'algorithme négatif), la réduction de l'occupation temporelle est environ de 31% par rapport à la figure 8. La réduction de l'occupation en temps est calculée de la manière suivante :
réduction = 100 x ^"" ' ~ a (19)
La figure 10 correspond à une partition en deux sous groupes avec une transmission de deux flux multicast vers respectivement les deux sous groupes, selon le deuxième mode de réalisation d'un procédé selon l'invention (distance E basée sur l'équation (18)). Un sous groupe comprend les stations 2 et 3 et correspond à la courbe Tmi, l'autre sous groupe comprend les stations 1, 4 et 5 et correspond à la courbe Tm2. La réduction de l'occupation temporelle calculée selon l'équation (19) est environ de 37% par rapport à la figure 8.
La figure l ia représentent des résultats de simulation permettant de comparer les performances d'un procédé selon l'invention en fonction du critère de distance : critère 1 = distance E basée sur l'équation (11), courbe Cl, critère 2= distance E basée sur l'équation (18), courbe C2, et de comparer un procédé selon l'invention à une solution optimale courbe Co. La comparaison se place dans le contexte d'un réseau logique à 5 liens avec un choix aléatoire des 5 tables dans une base de données contenant 100 tables déterminées à partir de 100 canaux CPL simulés. 1000 tirages sont effectués, ce qui correspond à l'échelle horizontale permettant à chaque fois de comparer la solution optimale,courbe Co, à un procédé selon l'invention pour les deux critères, à la solution broadcast, courbe C4, et, à la solution unicast selon le procédé HPAV, courbe C3. La solution unicast sert de référence, courbe C3, et fixe la valeur de référence 0 de l'échelle verticale qui indique la réduction d'occupation en temps par rapport à cette solution unicast. A chaque tirage, la solution optimale est déterminée en évaluant le paramètre OC pour toutes les partitions possibles de l'ensemble des tables et en ne retenant que la valeur minimum du paramètre a
La figure 1 lb est une loupe sur une zone de la figure l ia. La comparaison des courbes Co, Cl, C2, C3, C4 donne les indications suivantes :
le critère 2 > critère 1 dans 33.40 % des cas,
le critère 2 et le critère 1 convergent vers la même solution dans 54.90 % des cas, le critère 2 < critère 1 dans 11.70 % des cas,
le critère 2 converge vers la solution optimale dans 62.90 % des cas,
le critère 2 < solution optimale dans 37.00 % des cas,
l'écart type entre la réduction en temps obtenue avec le critère 2 et la solution optimale est de 1.48 %.
Compte tenu du faible écart type entre les résultats, le critère 2 permet d'approcher significativement la solution optimale. Enfin, quel que soit le critère utilisé, un procédé selon l'invention ne dégrade jamais l'efficacité en temps par rapport à la solution de référence contrairement à la solution broadcast qui dans certains cas dégrade les performances ce qui se traduit sur les figures l ia et 11b par des valeurs de réduction en temps négative (en dessous de la valeur de référence 0 correspondant à la solution unicast).
La figure 12 est un schéma d'une station (passerelle, relais) apte à diffuser au moins un flux selon l'invention. La station STA0 est destinée à un réseau logique de télécommunication comprenant la station et N stations reliées à la station par des liens, un tel réseau logique est illustré par la figure 3. La station est apte à diffuser au moins un flux de données vers les N stations destinataires, N>2. La station comprend :
des moyens pour une transmission selon une modulation multi porteuse. Ces moyens comprennent typiquement un modulateur OFDM MUX OFDM qui effectue une transformée de Fourier inverse sur NFFT sous porteuses orthogonales.
des moyens pour déterminer par lien n une table contenant les ordres des constellations associés respectivement aux sous porteuses, ces ordres étant déterminés selon un ou plusieurs critères de qualité du lien. Ces moyens sont typiquement des moyens de calcul, par exemple un microprocesseur ou un DSP (Digital Signal Processeur), microprogrammés pour calculer les équations (l)-(3) et en déduire les tables Tn à partir de la relation (4) pour chaque lien n.
des moyens pour regrouper les N stations en K groupes, K>1, selon un critère de similarité entre tables et pour déterminer, par groupe, une table commune. Ces moyens sont typiquement des moyens de calcul, par exemple un microprocesseur, un processeur de signal DSP, microprogrammés pour mettre en œuvre les étapes (2)-(9) du procédé.
des moyens pour transmettre un flux par la station, sous forme de K flux vers respectivement les K sous groupes en répartissant les données du flux sur les sous porteuses selon la table commune du groupe. Ces moyens comprennent typiquement un module de tramage TR et un modulateur OFDM. Le module TR effectue une duplication du flux en K flux et aiguille sur chaque sous porteuse du modulateur OFDM, le nombre de bits correspondant à l'ordre de la constellation renseignée dans la table (bit-loading) associée au flux auxquels appartiennent les bits aiguillés.
Les moyens de la station sont adaptés pour mettre en œuvre le procédé de transmission selon l'invention.
La figure 13 est un schéma d'une station STA1, destinée à un réseau logique de télécommunication, apte à recevoir un flux de données transmis par une première station STAO à destination de N stations destinataires, selon l'invention. Le réseau logique de télécommunication, illustré par la figure 3, comprend la première station STAO et N stations destinataires dont la station STA1 reliées à la première station STAO par des liens, N>2. La station STA1 comprend :
des moyens pour démoduler les données du flux transmis selon une modulation multi porteuse. Ces moyens comprennent typiquement un démodulateur OFDM DEMUX OFDM qui effectue une transformée de Fourier directe sur NFFT sous porteuses orthogonales.
des moyens pour recevoir une table commune à un sous groupe de stations destinataires comprenant la station, contenant des ordres de constellations associés respectivement aux sous porteuses, ces ordres étant déterminés selon un critère de similarité entre tables. Ces moyens sont typiquement des moyens d'extraction pour extraire d'une trame de données reçues les coefficients de la table commune, par exemple un microprocesseur ou un DSP (Digital Signal Processeur) microprogrammés.
- des moyens pour extraire les données du flux réparties sur les sous porteuses lors de l'émission, en utilisant la table commune. Ces moyens comprennent typiquement un module de détramage TR"1. Le module TR"1 extrait de chaque sous porteuse du démodulateur OFDM, le nombre de bits correspondant à l'ordre de la constellation renseignée dans la table commune (bit-loading 1).
Les moyens de la station sont adaptés pour mettre en œuvre le procédé de réception selon l'invention.
Un exemple de mise en œuvre de l'invention est le suivant. Le contexte est celui d'une station relais (/passerelle/pont) entre un réseau Ethernet et un réseau électrique utilisé comme réseau CPL. Dans tout réseau Ethernet, le mécanisme de découverte des adresses des stations se fait par le biais de requêtes ARP (Adress Resolution Protocol), trames particulières diffusées en mode broadcast sur le réseau (adresse destination FF:FF:FF:FF:FF:FF). La station relais CPL recevant une requête ARP sur son interface Ethernet va relayer cette trame à toutes les stations du réseau CPL selon les préconisations actuelles définies par HPAV (Conversion broadcast - unicast). La transmission de ce type de trames peut avantageusement être effectuée par un procédé selon l'invention car ce dernier permet de limiter l'impact (en particulier sur le débit) de la diffusion d'une transmission en Broadcast sur le réseau CPL. [1] J. M. Cioffi, "A multicarrier primer", Nov. 1991, ANSI Contribution TlEl.4/91-157, Clearfield, Fia, USA.
[2] HomePlug AV white paper, disponible à l'adresse :
http://www.homeplug.org/tech/whitepapers/HPAV-White-Paper_050818.pdf.
[3] IEEE Standard for Broadband over Power Line Networks :Medium Access Control and
Physical Layer Spécifications, pp. 652-653, disponible à l'adresse :
http://ieeexplore.ieee.org/xpls/abs_all.jsp?arnumber=5678772&tag=l.
[4] M. Tlich, A. Zeddam, F. Moulin, and F. Gauthier, "Indoor powerline communications channel characterization up to 100 MHz-Part II : Time-Frequency Analysis," IEEE Trans. Power Del., vol. 23, no. 3, pp. 1402-1409, Jul. 2008.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé (1) de transmission d'un flux de données d'une première station à N stations destinataires, N>2, les stations, reliées entre elles par des liens, appartenant à un même réseau logique et mettant en œuvre lors de la transmission une modulation multi porteuse, chaque lien entre la première station et une des N stations destinataires étant associé à une table contenant des ordres de constellations associés respectivement aux sous porteuses, ces ordres étant déterminés selon au moins un critère de qualité du lien, ledit procédé consistant :
à regrouper les N stations destinataires en K groupes, K>1, selon un critère de similarité entre tables et à déterminer, par groupe, une table commune,
à transmettre le flux par la première station sous forme de K flux vers respectivement les K groupes en utilisant pour chacun des K groupes la table commune du groupe pour répartir les données du flux sur les sous porteuses.
2. Procédé (1) de transmission de flux de données selon la revendication 1, dans lequel le regroupement est effectué de manière itérative, en utilisant à chaque itération une mesure de distance entre les tables.
3. Procédé (1) de transmission de flux de données selon la revendication 2, dans lequel la mesure de distance repose sur la détermination de la somme de la différence absolue de nombre de bits transportés par sous porteuse entre deux tables.
4. Procédé (1) de transmission de flux de données selon la revendication 2 dans lequel la mesure de distance repose sur la détermination de la somme de la différence absolue de nombre de bits transportés par sous porteuse entre deux tables pondérée par une détermination d'une intersection entre les deux tables.
5. Station (STAO) destinée à un réseau logique de télécommunication comprenant la station et N stations destinataires reliées à la station par des liens, apte à diffuser au moins un flux de données vers les N stations destinataires, N>2, comprenant :
des moyens pour une transmission selon une modulation multi porteuse,
des moyens pour déterminer par lien une table contenant des ordres de constellations associés respectivement aux sous porteuses, ces ordres étant déterminés selon au moins un critère de qualité du lien,
- des moyens pour regrouper les N stations en K groupes, K>1, selon un critère de similarité entre tables et pour déterminer, par groupe, une table commune, des moyens pour transmettre un flux par la station, sous forme de K flux vers respectivement les K groupes en répartissant les données du flux sur les sous porteuses selon la table commune du groupe.
6. Station (STAO) selon la revendication précédente dans laquelle les moyens pour regrouper effectuent le regroupement de manière itérative, en utilisant à chaque itération une mesure de distance entre les tables.
7. Station (STAO) selon la revendication précédente dans laquelle la mesure de distance repose sur la détermination de la somme de la différence absolue de nombre de bits transportés par sous porteuse entre deux tables.
8. Station (STAO) selon la revendication 6 dans laquelle la mesure de distance repose sur la détermination de la somme de la différence absolue de nombre de bits transportés par sous porteuse entre deux tables pondérée par une détermination d'une intersection entre les deux tables.
9. Système de télécommunication comprenant une station selon la revendication 5 et N stations destinataires reliées à la station par des liens logiques.
10. Programme d'ordinateur sur un support d'informations, ledit programme comportant des instructions de programme adaptées à la mise en œuvre d'un procédé de transmission d'au moins un flux de données d'une première station à N stations destinataires, N>2 , mis en œuvre par la station selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, lorsque ledit programme est chargé et exécuté dans la station destinée à mettre en œuvre le procédé de transmission.
11. Support d'informations comportant des instructions de programme adaptées à la mise en œuvre d'un procédé de transmission d'au moins un flux de données d'une première station à N stations destinataires, N>2, mis en œuvre par la station selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, lorsque ledit programme est chargé et exécuté dans la station destinée à mettre en œuvre le procédé de transmission.
12. Procédé de réception par une station destinataire parmi N stations destinataires, N>2, d'un flux de données transmis par une première station, les stations, reliées entre elles par des liens, appartenant à un même réseau logique et mettant en œuvre lors de la transmission une modulation multi porteuse, chaque lien entre la première station et une des N stations destinataires étant associé à une table contenant des ordres de constellations associés respectivement aux sous porteuses, ces ordres étant déterminés selon au moins un critère de qualité du lien, ledit procédé comprenant les étapes qui consistent : à recevoir une table commune transmise par la première station, suite au regroupement des N stations destinataires en K groupes, K>1, selon un critère de similarité entre tables et à la détermination, par groupe, d'une table commune,
à démoduler les données du flux transmis par la première station en utilisant la table commune du groupe auquel appartient la station destinataire.
13. Station (STAl) destinée à un réseau logique de télécommunication comprenant une première station et N stations destinataires dont la station, reliées à la première station par des liens, N>2, chaque lien entre la première station et une des N stations destinataires étant associé à une table contenant des ordres de constellations associés respectivement aux sous porteuses, ces ordres étant déterminés selon au moins un critère de qualité du lien, apte à recevoir un flux de données transmis par la première station à destination des N stations destinataires, comprenant :
des moyens pour démoduler les données du flux transmis selon une modulation multi porteuse, des moyens pour recevoir une table commune à un sous groupe de stations destinataires comprenant la station, contenant des ordres de constellations associés respectivement aux sous porteuses, ces ordres étant déterminés selon un critère de similarité entre tables,
des moyens pour extraire les données du flux réparties sur les sous porteuses lors de l'émission, en utilisant la table commune.
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M. TLICH; A. ZEDDAM; F. MOULIN; F. GAUTHIER: "Indoor powerline communications channel characterization up to 100 MHz-Part II : Time-Frequency Analysis", IEEE TRANS.POWER DEL., vol. 23, no. 3, July 2008 (2008-07-01), pages 1402 - 1409, XP011226530, DOI: doi:10.1109/TPWRD.2007.916095

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