WO2014041300A1 - Procédé, équipement et système de transmission, ainsi que signal multiporteuse et programme d'ordinateur correspondants - Google Patents

Procédé, équipement et système de transmission, ainsi que signal multiporteuse et programme d'ordinateur correspondants Download PDF

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WO2014041300A1
WO2014041300A1 PCT/FR2013/052089 FR2013052089W WO2014041300A1 WO 2014041300 A1 WO2014041300 A1 WO 2014041300A1 FR 2013052089 W FR2013052089 W FR 2013052089W WO 2014041300 A1 WO2014041300 A1 WO 2014041300A1
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channel
transmission
symbol
packet
access point
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PCT/FR2013/052089
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Yousri DALDOUL
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Orange
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    • H04L12/40—Bus networks
    • H04L12/407—Bus networks with decentralised control
    • H04L12/413—Bus networks with decentralised control with random access, e.g. carrier-sense multiple-access with collision detection [CSMA-CD]
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    • H04L51/21—Monitoring or handling of messages
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    • H04W74/00—Wireless channel access
    • H04W74/08—Non-scheduled access, e.g. ALOHA
    • H04W74/0808—Non-scheduled access, e.g. ALOHA using carrier sensing, e.g. carrier sense multiple access [CSMA]

Definitions

  • the field of the invention is that of radiofrequency communications.
  • the invention relates to a protection mechanism against collisions between data packets transmitted by equipment in a radio frequency communication network.
  • the invention finds particular applications in the protection against collisions between data packets transmitted by equipment according to IEEE 802.11a, b, g, n or revised and future versions, also called Wifi standards.
  • equipment means an element belonging to a set of basic services (in English BSS for "Basic Service Set"), formed by an access point (in English "Access Point”) and node equipment, commonly called stations , associated with this access point, that is to say the stations located in the coverage area of this access point.
  • BSS Basic Service Set
  • Access Point node equipment, commonly called stations , associated with this access point, that is to say the stations located in the coverage area of this access point.
  • the invention also finds applications for any transmission of data packets in a wireless network implementing a listening mechanism of the network before transmission, for example networks implementing the Wimax standard, the Bluetooth standard, etc.
  • the different equipment of a set of basic Wi-Fi services use the same frequency band for transmitting packets, by conventionally implementing the CSMA-CA access mode (in English “Carrier Sense Multiple Access-Collision Avoidance", or “Multiple access with carrier monitoring and collision avoidance” in French).
  • This CSMA-CA mechanism makes it possible to share access to a radiofrequency channel according to a so-called contention principle: each equipment must listen that the channel is free (ie that no signal is transmitted / received in this channel) for a variable duration, corresponding to an interframe duration called DIFS (for "Distributed InterFrame Space” in English) and a random waiting time (denoted BT for " Backoff Time ”) before sending data.
  • DIFS distributed InterFrame Space
  • BT Backoff Time
  • the access point decrements the waiting time BT of each packet waiting in the queues, as long as the channel is free.
  • This contention period makes it possible to minimize collisions, without however completely eliminating them, for example when two stations have the same BT. Packet losses are still lamenting.
  • a retransmission mechanism of a lost packet is provided when the transmitter not received the acknowledgment (ACK) corresponding to the transmitted packet.
  • Packet losses in this type of network may be due to several reasons: packet collisions, signal loss, interference, and packet loss due to collisions may exceed 40% of transmitted multicast packets.
  • the invention relates to a method for transmitting data packets in a shared access communication network implementing a channel listening before transmission, said network comprising at least one access point and a plurality of node devices.
  • such a method comprises, at the access point, the following steps implemented for at least one multicast data packet, denoted multicast packet, to be transmitted, on at least one channel, to its destination.
  • at least one node of the plurality equipment at least one node of the plurality equipment:
  • the invention thus proposes a new solution making it possible to release the channel for the transmission of a multicast packet by an access point, so as to avoid collisions with packets transmitted by one or more stations located in a coverage area of the network. access point, on the same channel.
  • the proposed technique is simple to implement and inexpensive, because it requires only the sending, by the access point, a symbol, while allowing to avoid the loss, due to collisions with unicast-type packets transmitted by one or more stations, whether or not associated with the access point, of multicast-type packets transmitted by the access point to a plurality of associated stations.
  • the proposed technique makes it possible to limit the losses of the unicast packets transmitted simultaneously to the multicast packets, which are therefore likely to collide with the multicast packets, and thus allow the access point to correctly receive these unicast packets, thus limiting the implementation. the packet retransmission mechanism lost, expensive in time and resources.
  • the invention does not require modifications at the stations and is fully compatible with the existing.
  • a station that has not started transmitting a packet may delay the transmission of the packet if it receives the symbol BS transmitted by the access point, thus leaving the free channel for transmission of the multicast packet by the access point.
  • the access point listens for the channel, so as to determine if it is free or busy, so as not to transmit its multicast packet if the channel is free , thus avoiding a collision with one or more packets already being transmitted by one or more stations, associated or not with the access point.
  • the transmission method further comprises a step of transmitting the multicast packet:
  • an STA1 station starts transmitting a packet at the same time that the access point transmits the symbol BS, this station STA1 can not take into account this symbol BS received, and the channel is then occupied by the transmission of the packet unicast by station STA1.
  • this occupation of the channel is nevertheless detected by the access point, during the listening period of the channel which follows the transmission of its symbol BS, thus allowing the access point to postpone the transmission of its multicast packet, once the unicast packet of STA1 station received.
  • the step of transmitting the symbol BS is implemented after a predetermined contention period.
  • the transmission of the symbol BS by the access point is implemented respecting the transmission mechanisms recommended or imposed by the standard used by the communication network.
  • the proposed technique according to this particular embodiment of the invention respects this principle.
  • the access point when the access point has detected that the channel is busy, it waits for a certain period, called the contention period, before transmitting the symbol BS.
  • the contention period a certain period
  • the access point would have directly transmitted its multicast packet at the end of the contention period, thus risking a collision with a packet transmitted by a station that would have applied the same contention period.
  • the duration of the symbol BS is variable.
  • the duration of the symbol BS is chosen as short as possible, according to the standard used in the network, so that its transmission does not disturb the possible transmissions of packets by stations, associated or not with the access point , and in particular so that this symbol BS does not damage a packet transmitted by a station.
  • this symbol BS has a duration equal to that of a short OFDM symbol as defined by the standard WIFI IEEE 802.11, that is to say 0.8 ⁇ ..
  • duration of this symbol may depend on parameters related to the transmission channel, such as the noise level.
  • the listening duration is less than or equal to an interframe duration DIFS.
  • the listening time corresponds to the duration of a reference time interval minus the duration of the symbol BS.
  • the period of listening of the channel by the access point, following the transmission of the symbol BS has a minimum duration corresponding to a time slot, minus the duration of the symbol BS, so as to allow the access point to transmit its multicast packet quickly, without risk of collision, and to release the channel quickly also.
  • the duration of this period of listening of the channel after transmission of the symbol BS is variable and can be determined according to characteristics of the channel, the network, etc.
  • the invention also relates, according to one embodiment, to a computer program comprising instructions for the implementation of a transmission method as described above, when this program is executed by a processor.
  • the invention relates to an equipment for transmitting data packets in a shared access communication network implementing a channel listening before transmission, the network further comprising a plurality of node devices, and the transmission equipment comprising the following means implemented for at least one multicast data packet, denoted multicast packet, at transmit, on at least one channel, to at least one of the plurality of node equipment:
  • Such equipment is particularly suitable for implementing the transmission method described above.
  • This is for example an access point of a set of basic services, in the case of wireless transmission.
  • This equipment may of course include the various characteristics relating to the transmission method according to the invention. Thus, the features and advantages of this equipment are the same as those of the transmission method, and are not detailed further.
  • the invention also relates to a transmission system comprising a transmission equipment as described above and at least one node equipment comprising means for receiving the at least one symbol BS transmitted by the transmission equipment on the channel and means storing the transmission of a data packet to the transmission equipment for a predetermined waiting period.
  • any node equipment also called station, not having started transmitting packet, and therefore being listening to the channel when the access point transmits its symbol BS, receives this symbol BS and differs from a predetermined waiting time, a possible packet transmission.
  • This waiting time allows the access point to transmit its multicast packet without risk of collision, if after a period equal to a "slot time" minus the transmission time of the symbol BS, the channel is still free .
  • Such node equipment corresponds for example to a station of a set of basic services, in the case of wireless transmission.
  • the invention relates to a multicarrier signal in a communication network comprising at least one access point AP capable of transmitting, on at least one channel, at least one multicast data packet, noted multicast packet, to a plurality of node equipment, the signal carrying a symbol, denoted BS, whose transmission indicates to the plurality of node equipment that the channel is busy.
  • Figure 1 illustrates an exemplary PPDU packet format
  • Figure 2 shows the main steps of the transmission method according to one embodiment of the invention
  • FIG. 3 illustrates an exemplary implementation of the transmission method according to a particular embodiment of the invention
  • FIG. 4 shows the main reception steps according to one embodiment of the invention
  • FIGS. 5 and 6 illustrate two examples of implementation of the transmission and reception methods according to a particular embodiment of the invention
  • Figures 7 and 8 respectively illustrate an exemplary system and an example of a simplified structure of a transmission equipment according to one embodiment of the invention.
  • the general principle of the invention is based on the transmission, prior to the transmission of a multicast packet, by an access point, of a symbol called BS (for "Busy symbol” in English) allowing protection against the collisions of the multicast packets transmitted by the access point.
  • BS for "Busy symbol” in English
  • this symbol BS occupies the channel and therefore indicates to all the stations of the network that the channel is busy, forcing them to defer any transmission of unicast packets, thus avoiding transmitting them together with the packet. multicast transmitted by the access point.
  • this symbol creates a contention-free period of a predetermined duration, after transmission.
  • This period allows the access point, noted hereinafter AP, to transmit its multicast packet without the risk of collisions with unicast packets transmitted by stations.
  • the AP begins to listen to the channel, during a listening time, and if it is free, then the AP begins to issue its multicast packet.
  • the AP receives the transmitted packet (which thus occupies the channel, and which, according to the techniques of the prior art, would have collided with the multicast packet transmitted by the AP) and cancels the transmission of the current packet.
  • a new transmission attempt is made later to send the multicast packet. During this attempt, the AP generates a new BT considering that its previous attempt failed. However every attempt transmission is preceded by the sending of the symbol BS and by a listening time during which the channel must be free before starting the transmission of the multicast packet, as described above.
  • the reception of the symbol BS triggers a procedure for reporting the planned unicast packet transmission, so as not to collide with the multicast packet transmitted by the point of access. access.
  • FIGS. 1 to 3 a particular embodiment of the transmission method of the invention is presented.
  • an example of a multicast packet 10 of the PPDU type (for PLCP ("Physical Rent Convergence Procedure") Protocol Data Unit) transmitted in a network implementing the IEEE 802.11 standard, as well as OFDM modulation.
  • PLCP Physical Rent Convergence Procedure
  • the IEEE 802.11 standard defines four types of OFDM symbols:
  • Short symbols • short symbols, marked “Short symbols”, of duration 0.8 ⁇ 5.
  • Ten symbols (101) of this type, denoted “short training symbols”, are transmitted at the beginning of each physical PPDU packet modulated according to an OFDM type modulation. These symbols are mainly used for signal detection and synchronization with the following symbols.
  • SIGNAL the OFDM symbol
  • Gl the guard interval
  • the SIGNAL symbol carries the PLCP header, is always encoded using a bit rate of 6Mbps, and indicates the length of the current PPDU packet and the modulation used for the following data symbols (103).
  • the symbol BS is of the "short symbol” OFDM type, with a duration of 0.8 ⁇ 5, thus making it possible not to disturb a possible transmission in progress of a packet unicast from a station.
  • the duration of the symbol BS is however variable and may depend in particular on parameters related to the transmission channel.
  • a first step 20 of transmission, by the AP, of the symbol BS makes it possible to indicate to the stations located in the coverage area of the AP that the channel is occupied.
  • This symbol creates a contention period of a predetermined duration, during which the stations having received it, and having not started themselves to transmit, put on hold their planned transmissions.
  • a step 21 for listening to the channel, or for determining the occupation of the channel, is implemented after step 20, so that the AP makes sure that the channel is free before transmit its multicast package.
  • the duration of this listening period is equal to a reference time slot called "slot time" of a duration of 9 ⁇ , minus the transmission time of the symbol BS.
  • This listening time is variable and may depend in particular on parameters related to the transmission channel. In all cases, the listening time must not exceed the interframe DIFS duration.
  • the AP can transmit its multicast packet, during a transmission step 23, as detailed below in relation to FIGS. 3 and 5.
  • the channel is occupied (for example by the transmission of a unicast packet by a station having started to transmit its packet at the moment when the AP transmits the symbol BS), the transmission of the multicast packet is canceled and the AP switches to receive mode. This case is illustrated in Figure 6 described below.
  • FIG. 3 more particularly illustrates the principle of transmission of the symbol BS by the AP, followed by the listening of the channel, before transmission of the multicast packet, in the case of PPDU type packet (described above), transmitted in a network implementing the IEEE 802.11 standard, as well as an OFDM type modulation.
  • the AP typically waits (according to the CSMA-CA mechanism) during a contention period of a duration equal to an interframe duration DIFS and a random waiting time BT (here three "slot time" of 9 ⁇ ), then transmits the symbol BS, with a duration of 0.8 ⁇ 5.
  • the AP then listens for the channel, during a listening time, for example equal to the duration of a slot time interval 302 of 9 ⁇ minus the transmission time of the symbol BS.
  • the AP begins to transmit its multicast packet 10, and this one will not collide with a unicast packet transmitted by a station.
  • FIG. 4 illustrates the main reception steps, according to this embodiment of the invention, for example at the level of an STA1 station in the case where this station has not begun the transmission of its packet at the time of transmission. transmission of the BS.
  • a reception step 40 of the symbol BS is implemented by the station STA1, indicating that the channel is busy and is followed by a step 41 of putting on hold the transmission of the predicted unicast packet, for a waiting period predetermined.
  • the AP starts transmitting its multicast packet, well before the waiting time implemented by STA1 as well as any other station, which guarantees the AP access to the channel without risk. of collision.
  • the station STA1 then implements a step 42 for receiving the multicast packet.
  • STA1 differs from the expected transmission of its unicast packet by a waiting time 501, corresponding, for example, to the transmission time of the symbol BS, a DIFS and the rest of the decremented BT (here a "slot time” corresponding to four "slot time” of 9 ⁇ minus the three "slot time” already expected).
  • the station STA1 listens to the channel. Thus, it detects the transmission of the AP and begins to receive the multicast packet 10. It therefore again delays the transmission of its unicast packet, of a duration 502 corresponding to the transmission duration of the multicast PPDU packet 10, of a DIFS and the rest of the decremented BT (here a "slot time” corresponding to four "slot time” of 9 ⁇ minus the three "slot time” already expected).
  • STA1 does not transmit a unicast packet that may collide with the multicast packet transmitted by the AP.
  • FIG. 6 illustrates the case where the AP and an STA1 station have the same BT, for example equal to three "slot time" of 9 ⁇ ,, and therefore begin to transmit, respectively, the symbol BS for the AP and a unicast packet for STAT1, at the same time.
  • the AP detects the transmission of the unicast packet 60 of STA1, and therefore carries over the expected transmission of its multicast package.
  • a new attempt to transmit this packet will be scheduled later when the channel is free again following the usual channel access procedure used for retransmission of a packet (ie generation of a new BT from a larger contention window to reduce the possibility of simultaneous channel access), however using the transmission of a BS symbol, according to any of the embodiments of the invention to avoid collisions.
  • This embodiment of the invention therefore enables the AP not to transmit a multicast packet while a station is transmitting a unicast packet, thus avoiding a collision and loss of the multicast packet.
  • FIG. 7 illustrates an example of a system in which the transmission method according to any one of the particular embodiments of the invention can be implemented, comprising in particular a transmission equipment 70, denoted AP, and a plurality of 71 to 7n node equipment, also called stations.
  • AP transmission equipment
  • 71 to 7n node equipment also called stations.
  • FIG. 8 illustrates an example of a simplified structure of a transmission equipment, according to one embodiment of the invention, for example for a transmission of a multicast packet 10 to a plurality of stations.
  • Such transmission equipment comprises a memory 80 comprising a buffer memory, a processing unit 81, equipped for example with a ⁇ microprocessor, and driven by the computer program 82, implementing the transmission method according to the invention. .
  • the code instructions of the computer program 82 are for example loaded into a RAM memory before being executed by the processor of the processing unit 81.
  • the processing unit 81 receives as input a packet multicast 10 to transmit.
  • the microprocessor of the processing unit 81 implements the steps of the transmission method described above, according to the instructions of the computer program 82, to transmit a symbol BS on a channel and determine the occupation of the channel.
  • the transmission equipment comprises, in addition to the buffer memory 80, transmission means of at least one symbol, denoted BS, indicating to the plurality of stations that the channel is occupied and means for determining the occupation. of the channel during a predetermined listening time after the transmission of the symbol BS, delivering a busy information of the channel. These means are controlled by the microprocessor of the processing unit 81.
  • Such transmission equipment is for example an access point in a WIFI network, as for example illustrated in FIG. 7.
  • the principle of the invention makes it possible to avoid frequent collisions between a multicast packet transmitted by an access point and one or more unicast packets transmitted by one or more stations associated or not with the access point.
  • This principle is based on the transmission of a symbol, for example a duration of the smallest symbol that can be transmitted, indicating to the stations located in a coverage area of the access point that the channel is busy, while not disturbing not a possible transmission in progress.
  • an additional duration equal to the listening duration (a "s / ot time" in one embodiment) is necessary, compared to the techniques of the prior art, to transmit a multicast package.
  • the invention makes it possible to no longer lose, by collision, a multicast packet.
  • This additional time is negligible compared to the transmission time of a multicast packet, and especially compared to the benefit provided by the invention, namely the loss of multicast packet by eliminating collisions between a multicast packet transmitted by an access point and one or more unicast packets transmitted by one or more stations located in a coverage area of the access point.

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Abstract

L'invention concerne un procédé de transmission de paquets de données dans un réseau de communication à accès partagé mettant en œuvre une écoute de canal avant transmission, ledit réseau comprenant au moins un point d'accès et une pluralité d'équipements nœud, Selon l'invention, un tel procédé comprend, au niveau dudit point d'accès, les étapes suivantes mises en œuvre pour au moins un paquet multicast, à émettre, sur au moins un canal, à destination d'au moins un équipement nœud de ladite pluralité: une étape de transmission d'au moins un symbole, noté BS, ladite transmission indiquant à ladite pluralité d'équipements nœud que ledit canal est occupé; une étape de détermination de l'occupation dudit canal pendant une durée d'écoute après ladite transmission dudit symbole BS, délivrant une information d'occupation dudit canal.

Description

Procédé, équipement et système de transmission, signal multiporteuse et programme d'ordinateur correspondants.
1. Domaine de l'invention
Le domaine de l'invention est celui des communications radiofréquences.
Plus précisément, l'invention concerne un mécanisme de protection contre les collisions entre des paquets de données émis par des équipements dans un réseau de communication radiofréquence.
L'invention trouve notamment des applications dans la protection contre les collisions entre des paquets de données émis par des équipements selon les normes IEEE 802.11a, b, g,n ou des versions révisées et à venir, encore appelées normes Wifi.
On entend ici par équipement un élément appartenant à un ensemble de services de base (en anglais BSS pour « Basic Service Set »), formé par un point d'accès (en anglais « Access Point ») et les équipements nœud, communément appelées stations, associés à ce point d'accès, c'est-à- dire les stations situées dans la zone de couverture de ce point d'accès.
L'invention trouve également des applications pour toute transmission de paquets de données dans un réseau sans fil mettant en œuvre un mécanisme d'écoute du réseau avant émission, par exemple des réseaux mettant en œuvre la norme Wimax, la norme Bluetooth, ...
2. Art antérieur
Les différents équipements d'un ensemble de services de base Wifi utilisent la même bande de fréquence pour transmettre des paquets, en mettant en œuvre classiquement le mode d'accès CSMA-CA (en anglais « Carrier Sensé Multiple Access-Collision Avoidance », ou « accès multiple avec écoute de la porteuse et prévention des collisions » en français).
Ce mécanisme CSMA-CA, illustré par exemple en figures 3, 4 et 7, assure un partage de l'accès à un canal radiofréquence selon un principe dit de contention : chaque équipement doit écouter que le canal est libre (c'est-à-dire qu'aucun signal n'est émis/reçu dans ce canal) pendant une durée variable, correspondant à une durée intertrame appelée DIFS (pour « Distributed InterFrame Space » en anglais) et une durée d'attente aléatoire (notée BT pour « Backoff Time » en anglais), avant de transmettre des données.
En pratique, pendant la période de contention, le point d'accès décrémente la durée d'attente BT de chaque paquet en attente dans les files d'attente, tant que le canal est libre.
Cette période de contention permet de minimiser les collisions, sans toutefois les supprimer complètement, par exemple lorsque que deux stations ont le même BT. Des pertes de paquets sont donc toujours à déplorer.
Pour les paquets de type unicast, transmis d'un émetteur vers un récepteur bien déterminé, un mécanisme de retransmission d'un paquet perdu est prévu, lorsque l'émetteur n'a pas reçu l'acquittement (ACK) correspondant au paquet émis.
En revanche, pour les paquets de type multicast, transmis par un point d'accès à destination simultanée d'une pluralité de stations (seules les stations abonnées à la session multicast traitant les paquets multicast reçus), aucun mécanisme de retransmission n'existe, les paquets perdus l'étant définitivement.
Les pertes de paquets dans ce type de réseau peuvent être dues à plusieurs raisons : collisions entre paquets, affaiblissement du signal, interférence et les pertes de paquets dues à des collisions peuvent dépasser 40% des paquets multicast transmis.
Il existe donc un besoin pour une nouvelle technique permettant une protection efficace contre les collisions entre les paquets multicast émis par un point d'accès et les paquets unicast émis par une ou plusieurs stations.
3. Exposé de l'invention
L'invention concerne un procédé de transmission de paquets de données dans un réseau de communication à accès partagé mettant en œuvre une écoute de canal avant transmission, ledit réseau comprenant au moins un point d'accès et une pluralité d'équipements nœud.
Selon l'invention, un tel procédé comprend, au niveau du point d'accès, les étapes suivantes mises en œuvre pour au moins un paquet de données de type multidiffusion, noté paquet multicast, à émettre, sur au moins un canal, à destination d'au moins un équipement nœud de la pluralité :
• une étape de transmission d'au moins un symbole, noté BS, la transmission indiquant à la pluralité d'équipements nœud que le canal est occupé ;
• une étape de détermination de l'occupation du canal pendant une durée d'écoute après la transmission du symbole BS, délivrant une information d'occupation du canal.
L'invention propose ainsi une nouvelle solution permettant de libérer le canal pour la transmission d'un paquet multicast par un point d'accès, de façon à éviter les collisions avec des paquets transmis par une ou plusieurs stations situées dans une zone de couverture du point d'accès, sur ce même canal.
En particulier, la technique proposée est simple à mettre en œuvre et peu coûteuse, car elle nécessite uniquement l'envoi, par le point d'accès, d'un symbole, tout en permettant d'éviter la perte, due à des collisions avec des paquets de type unicast transmis par l'une ou plusieurs des stations, associées ou non au point d'accès, de paquets de type multicast transmis par le point d'accès vers une pluralité de stations associées. De plus, la technique proposée permet de limiter les pertes des paquets unicast émis simultanément aux paquets multicast, donc susceptibles de collision avec les paquets multicast, et permet donc au point d'accès de recevoir correctement ces paquets unicast, limitant ainsi la mise en œuvre du mécanisme de retransmission de paquets perdus, coûteux en temps et en ressources.
L'invention, selon ce mode de réalisation, ne nécessite pas de modifications au niveau des stations et est parfaitement compatible avec l'existant.
Ainsi, une station n'ayant pas commencé à transmettre un paquet, c'est-à-dire une station à l'écoute du canal, peut différer la transmission du paquet si elle reçoit le symbole BS transmis par le point d'accès, laissant ainsi le canal libre pour la transmission du paquet multicast par le point d'accès.
En effet, après la transmission du symbole BS, le point d'accès se met à l'écoute du canal, de façon à déterminer si celui-ci est libre ou occupé, afin de ne transmettre son paquet multicast que si le canal est libre, évitant ainsi une collision avec un ou plusieurs paquets déjà en cours de transmission par une ou plusieurs stations, associées ou non au point d'accès.
En particulier, le procédé de transmission comprend en outre une étape de transmission du paquet multicast :
• mise en œuvre à la fin de la durée d'écoute si l'information d'occupation du canal indique que le canal est libre,
• différée si l'information d'occupation du canal indique que le canal est occupé.
Ainsi, si une station STA1 commence à transmettre un paquet au même moment où le point d'accès transmet le symbole BS, cette station STA1 ne peut pas tenir compte de ce symbole BS reçu, et le canal est alors occupé par la transmission du paquet unicast par la station STA1.
Selon ce mode de réalisation particulier de l'invention, cette occupation du canal est cependant détectée par le point d'accès, pendant la période d'écoute du canal qui suit la transmission de son symbole BS, permettant ainsi au point d'accès de différer la transmission de son paquet multicast, une fois le paquet unicast de la station STA1 reçu.
En revanche, si aucune station n'a commencé à transmettre de paquet lorsque le point d'accès transmet son symbole BS, alors toutes les stations recevant ce symbole BS diffèrent leurs éventuelles transmissions de paquets, et le canal est alors libre pour la transmission, par le point d'accès, de son paquet multicast.
Selon un aspect particulier de l'invention, l'étape de transmission du symbole BS est mise en œuvre après une période de contention prédéterminée.
Ainsi, selon ce mode de réalisation particulier de l'invention, la transmission du symbole BS par le point d'accès est mise en œuvre en respectant les mécanismes de transmission préconisés ou imposés par la norme utilisée par le réseau de communication.
Par exemple, si le principe d'une période de contention, tel que CSMA-CA, est mis en œuvre (c'est-à-dire un principe selon lequel, lorsque le canal est occupé, chaque équipement du réseau attend une certaine période avant de transmettre un paquet) alors la technique proposée selon ce mode de réalisation particulier de l'invention respecte ce principe.
Ainsi, lorsque le point d'accès a détecté que le canal est occupé, il attend pendant une certaine période, appelée période de contention, avant de transmettre le symbole BS. Selon les techniques de l'art antérieur, le point d'accès aurait directement transmis son paquet multicast à la fin de la période de contention, risquant ainsi une collision avec un paquet transmis par une station qui aurait appliqué la même période de contention.
Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, la durée du symbole BS est variable.
Par exemple, la durée du symbole BS est choisie la plus courte possible, selon la norme utilisée dans le réseau, de façon à ce que sa transmission ne perturbe pas les éventuelles transmissions de paquets par des stations, associées ou non au point d'accès, et en particulier de façon à ce que ce symbole BS n'endommage pas un paquet transmis par une station.
Par exemple, ce symbole BS a une durée égale à celle d'un symbole court OFDM tel que défini par la norme WIFI IEEE 802.11, c'est-à-dire 0,8 μ≤.
De plus, la durée de ce symbole peut dépendre de paramètres liés au canal de transmission, comme par exemple le niveau de bruit.
Selon une caractéristique particulière de l'invention, la durée d'écoute est inférieure ou égale à une durée intertrame DIFS.
Par exemple, la durée d'écoute correspond à la durée d'un intervalle de temps de référence minorée de la durée du symbole BS.
Ainsi, selon ce mode de réalisation de l'invention, la période d'écoute du canal par le point d'accès, suite à la transmission du symbole BS, a une durée minimum correspondant à un time slot, minorée de la durée du symbole BS, de façon à permettre au point d'accès de transmettre son paquet multicast rapidement, sans risque de collision, et à libérer le canal rapidement également.
La durée de cette période d'écoute du canal après transmission du symbole BS est variable et peut être déterminée en fonction de caractéristiques du canal, du réseau, etc..
L'invention concerne également, selon un mode de réalisation, un programme d'ordinateur comportant des instructions pour la mise en œuvre d'un procédé de transmission tel que décrit précédemment, lorsque ce programme est exécuté par un processeur.
Selon encore un autre mode de réalisation, l'invention concerne un équipement de transmission de paquets de données dans un réseau de communication à accès partagé mettant en œuvre une écoute de canal avant transmission, le réseau comprenant en outre une pluralité d'équipements nœud, et l'équipement de transmission comprenant les moyens suivants, mis en œuvre pour au moins un paquet de données de type multidiffusion, noté paquet multicast, à émettre, sur au moins un canal, à destination d'au moins un équipement nœud de la pluralité :
• des moyens de transmission d'au moins un symbole, noté BS, la transmission de ce symbole indiquant à la pluralité d'équipements nœud que le canal est occupé ;
• des moyens de détermination de l'occupation du canal pendant une durée d'écoute après la transmission du symbole BS, délivrant une information d'occupation du canal.
Un tel équipement est notamment adapté à mettre en œuvre le procédé de transmission décrit précédemment. Il s'agit par exemple d'un point d'accès d'un ensemble de services de base, dans le cas de transmission Wifi.
Cet équipement pourra bien sûr comporter les différentes caractéristiques relatives au procédé de transmission selon l'invention. Ainsi, les caractéristiques et avantages de cet équipement sont les mêmes que ceux du procédé de transmission, et ne sont pas détaillés plus amplement.
L'invention concerne également un système de transmission comprenant un équipement de transmission tel que décrit ci-dessus et au moins un équipement nœud comprenant des moyens de réception du au moins un symbole BS transmis par l'équipement de transmission sur le canal et des moyens de mise en attente de la transmission d'un paquet de données à destination de l'équipement de transmission, pendant une durée d'attente prédéterminée.
Ainsi, tout équipement nœud, encore appelé station, n'ayant pas commencé à transmettre de paquet, et se trouvant donc à l'écoute du canal lorsque le point d'accès transmet son symbole BS, reçoit ce symbole BS et diffère, d'une durée d'attente prédéterminée, une éventuelle transmission de paquet. Cette durée d'attente permet au point d'accès de transmettre son paquet multicast sans risque de collision, si au bout d'une durée égale à un « slot time » minorée de la durée de transmission du symbole BS, le canal est toujours libre.
Un tel équipement nœud correspond par exemple à une station d'un ensemble de services de base, dans le cas de transmission Wifi.
Selon encore un autre mode de réalisation, l'invention concerne un signal multiporteuse dans un réseau de communication comprenant au moins un point d'accès AP apte à émettre, sur au moins un canal, au moins un paquet de données de type multidiffusion, noté paquet multicast, à destination d'une pluralité d'équipements nœud, le signal transportant un symbole, noté BS, dont la transmission indique à la pluralité d'équipements nœud que le canal est occupé.
4. Liste des figures
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d'un mode de réalisation particulier, donné à titre de simple exemple illustratif et non limitatif, et des dessins annexés, parmi lesquels :
la figure 1 illustre un exemple de format de paquet PPDU ; la figure 2 présente les principales étapes du procédé de transmission selon un mode de réalisation de l'invention ;
la figure 3 illustre un exemple de mise en œuvre du procédé de transmission selon un mode de réalisation particulier de l'invention ;
la figure 4 présente les principales étapes de réception selon un mode de réalisation de l'invention ;
les figures 5 et 6 illustrent deux exemples de mise en œuvre des procédés de transmission et de réception selon un mode de réalisation particulier de l'invention ;
les figures 7 et 8 illustrent respectivement un exemple de système et un exemple de structure simplifiée d'un équipement de transmission selon un mode de réalisation de l'invention.
5. Description d'un mode de réalisation de l'invention
5.1 Principe général
Le principe général de l'invention repose sur l'émission, préalablement à l'émission d'un paquet multicast, par un point d'accès, d'un symbole appelé BS (pour « Busy symbol » en anglais) permettant une protection contre les collisions des paquets multicast transmis par le point d'accès. L'émission de ce symbole permet de notifier les stations associées ou non au point d'accès que le canal est occupé.
En effet, l'émission de ce symbole BS occupe le canal et indique donc à toutes les stations du réseau que le canal est occupé, les obligeant à différer leurs éventuelles transmissions de paquets unicast, évitant ainsi de les transmettre en même temps que le paquet multicast transmis par le point d'accès.
De cette manière, si aucune station n'a commencé sa transmission pendant l'émission du symbole BS, ce symbole crée une période sans contention d'une durée prédéterminée, après sa transmission.
Cette période permet au point d'accès, noté ci-après AP, de transmettre son paquet multicast sans risque de collisions avec des paquets unicast émis par des stations.
En effet, une fois la transmission du symbole BS terminée, l'AP commence à écouter le canal, pendant une durée d'écoute, et, si celui-ci est libre, alors l'AP commence à émettre son paquet multicast.
Sinon (si le canal n'est pas libre), l'AP reçoit le paquet émis (qui occupe donc le canal, et qui, selon les techniques de l'art antérieur, serait entré en collision avec le paquet multicast émis par l'AP) et annule la transmission du paquet en cours. Une nouvelle tentative de transmission est effectuée plus tard afin d'envoyer le paquet multicast. Durant cette tentative, l'AP génère un nouveau BT en considérant que sa précédente tentative a échoué. Cependant chaque tentative de transmission est précédée par l'envoi du symbole BS et par un temps d'écoute durant lequel le canal doit être libre avant de commencer la transmission du paquet multicast, comme décrit précédemment.
Au niveau des stations, associées ou non au point d'accès, la réception du symbole BS déclenche une procédure de report de la transmission de paquet unicast prévue, de façon à ne pas entrer en collision avec le paquet multicast transmis par le point d'accès.
5.2 Description détaillée d'un mode de réalisation des procédés de transmission et de réception
5.2.1 Transmission
On présente maintenant, en relation avec les figures 1 à 3, un mode de réalisation particulier du procédé de transmission de l'invention.
On présente tout d'abord, en relation avec la figure 1, un exemple de paquet multicast 10 de type PPDU (pour « PLCP (« Physical loyer Convergence Procédure ») Protocol Data Unit » en anglais), transmis dans un réseau mettant en œuvre la norme IEEE 802.11, ainsi qu'une modulation de type OFDM.
La norme IEEE 802.11 définit quatre types de symboles OFDM :
• les symboles courts, notés « Short symbols », de durée 0.8μ5. Dix symboles (101) de ce type, notés « short training symbols », sont transmis au début de chaque paquet physique de type PPDU modulé selon une modulation de type OFDM. Ces symboles sont utilisés principalement pour la détection du signal et pour la synchronisation avec les symboles suivants.
• les symboles longs, notés « Long symbols », de durée 3.2μ5. Deux symboles de ce type, notés « long training symbols », sont transmis après les symboles courts, dont ils sont séparés par un intervalle de garde Gl (pour « Guard Interval » en anglais) de 1.6μ5 (102).
• le symbole OFDM, noté « SIGNAL », de durée 3.2μ5 et placé à un intervalle de garde Gl de 0.8μ5 après les deux symboles longs. Le symbole SIGNAL transporte l'en-tête PLCP, est toujours codé en utilisant un débit de 6Mbps, et indique la longueur du paquet PPDU courant et la modulation utilisée pour les symboles de données suivants (103).
• les symboles de données correspondant à un nombre variable de symboles OFDM de durée 3.2μ5, séparés par un intervalle de garde de 0.8μ5. Ces symboles constituent la partie « DATA » du paquet et leur nombre est indiqué dans l'entête PLCP transporté par le symbole SIGNAL précédemment transmis. Par exemple, selon ce mode de réalisation particulier de l'invention, le symbole BS est du type « short symbol » OFDM, d'une durée de 0,8μ5, permettant ainsi de ne pas perturber une éventuelle transmission en cours d'un paquet unicast d'une station. La durée du symbole BS est cependant variable et peut dépendre notamment de paramètres liés au canal de transmission.
On présente maintenant, en relation avec la figure 2, les principales étapes du procédé de transmission selon ce mode de réalisation de l'invention, au niveau par exemple d'un point d'accès AP.
Une première étape 20 de transmission, par l'AP, du symbole BS permet d'indiquer aux stations situées dans la zone de couverture de l'AP que le canal est occupé.
Ce symbole crée une période de contention d'une durée prédéterminée, pendant laquelle les stations l'ayant reçu, et n'ayant pas commencé elles-mêmes à transmettre, mettent en attente leurs transmissions prévues.
Une étape 21 d'écoute du canal, ou de détermination de l'occupation du canal, est mise en œuvre à la suite de l'étape 20, de façon à ce que l'AP s'assure que le canal est libre avant de transmettre son paquet multicast.
Par exemple, la durée de cette période d'écoute est égale à un intervalle de temps de référence appelé « slot time » d'une durée de 9μ≤, minorée de la durée de transmission du symbole BS. Cette durée d'écoute est variable et peut dépendre notamment de paramètres liés au canal de transmission. Dans tous les cas, la durée d'écoute ne doit pas dépasser la durée intertrame DIFS.
Si le canal est libre, alors l'AP peut transmettre son paquet multicast, lors d'une étape 23 de transmission, comme détaillé ci-dessous en relation avec les figures 3 et 5.
En revanche, si le canal est occupé (par exemple par la transmission d'un paquet unicast par une station ayant commencé à transmettre son paquet au moment où l'AP transmettait le symbole BS), la transmission du paquet multicast est annulée et l'AP bascule en mode réception. Ce cas est illustré en figure 6 décrite ci-dessous.
La figure 3 illustre plus particulièrement le principe de transmission du symbole BS par l'AP, suivie de l'écoute du canal, avant la transmission du paquet multicast, dans le cas de paquet de type PPDU (décrit ci-dessus), transmis dans un réseau mettant en œuvre la norme IEEE 802.11, ainsi qu'une modulation de type OFDM.
Ainsi, dans le cas où le canal est occupé 301, l'AP attend classiquement (selon le mécanisme CSMA-CA) pendant une période de contention d'une durée égale à une durée intertrame DIFS et une durée d'attente aléatoire BT (ici trois « slot time » de 9μ≤), puis transmet le symbole BS, d'une durée de 0,8μ5. L'AP se met alors à l'écoute du canal, pendant une durée d'écoute, par exemple égale à la durée d'un intervalle de temps « slot time » 302 de 9μ≤ minorée de la durée de transmission du symbole BS.
Si, pendant cette durée d'écoute, le canal est libre, c'est-à-dire qu'aucune station n'a commencé à transmettre de paquet, alors l'AP commence à transmettre son paquet multicast 10, et celui-ci ne risque pas d'entrer en collision avec un paquet unicast transmis par une station.
5.2.2 Réception
La figure 4 illustre les principales étapes de réception, selon ce mode de réalisation de l'invention, au niveau par exemple d'une station STA1 dans le cas où celle-ci n'a pas commencé la transmission de son paquet au moment de la transmission du BS.
Une étape de réception 40 du symbole BS est mise en œuvre par la station STA1, lui indiquant que le canal est occupé et est suivie d'une étape 41 de mise en attente de la transmission du paquet unicast prévue, pendant une durée d'attente prédéterminée.
En parallèle, l'AP commence la transmission de son paquet multicast, bien avant l'expiration de la durée d'attente mise en œuvre par STA1 ainsi que par toute autre station, ce qui garantit à l'AP un accès au canal sans risque de collision. La station STA1 met alors en œuvre une étape 42 de réception du paquet multicast.
Ainsi, comme illustré en figure 5, à réception 500 du symbole BS, STA1 diffère la transmission prévue de son paquet unicast d'une durée d'attente 501, correspondant par exemple à la durée de transmission du symbole BS, d'un DIFS et du reste du BT décrémenté (soit ici un « slot time » correspondant à quatre « slot time » de 9μ≤ moins les trois « slot time » déjà attendus).
Pendant cette durée 501, la station STA1 écoute le canal. Ainsi elle détecte la transmission de l'AP et commence à recevoir le paquet multicast 10. Elle retarde donc encore la transmission de son paquet unicast, d'une durée 502 correspondant à la durée de transmission du paquet PPDU multicast 10, d'un DIFS et du reste du BT décrémenté (soit ici un « slot time » correspondant à quatre « slot time » de 9μ≤ moins les trois « slot time » déjà attendus).
De cette manière, STA1 ne transmet pas de paquet unicast susceptible d'entrer en collision avec le paquet 10 multicast transmis par l'AP.
La figure 6 illustre quant à elle le cas où l'AP et une station STA1 ont le même BT, par exemple égal à trois « slot time » de 9μ≤, et commencent donc à transmettre, respectivement le symbole BS pour l'AP et un paquet unicast pour STAT1, au même moment.
Dans ce cas, selon ce mode de réalisation de l'invention, pendant la période 302 d'écoute du canal suivant la transmission du symbole BS, l'AP détecte la transmission du paquet unicast 60 de STA1, et reporte donc la transmission prévue de son paquet multicast. Une nouvelle tentative de transmission de ce paquet sera planifiée plus tard lorsque le canal est de nouveau libre en suivant la procédure classique d'accès au canal utilisée pour la retransmission d'un paquet (soit la génération d'un nouveau BT à partir d'une fenêtre de contention plus large permettant de réduire la possibilité d'un accès simultané au canal), en utilisant toutefois la transmission d'un symbole BS, selon l'un quelconque des modes de réalisation particuliers de l'invention, afin d'éviter les collisions.
Ce mode de réalisation de l'invention permet donc à l'AP de ne pas transmettre un paquet multicast alors qu'une station est en cours de transmission d'un paquet unicast, évitant ainsi une collision et une perte du paquet multicast.
5.3 Exemples de système et structure d'un équipement de transmission
La figure 7 illustre un exemple de système dans lequel le procédé de transmission selon l'un quelconque des modes de réalisation particuliers de l'invention peut être mis en œuvre, comprenant en particulier un équipement de transmission 70, noté AP, et une pluralité d'équipements nœud 71 à 7n, encore appelés stations.
La figure 8 illustre quant à elle un exemple de structure simplifiée d'un équipement de transmission, selon un mode de réalisation de l'invention, par exemple pour une transmission d'un paquet multicast 10 à destination d'une pluralité de stations.
Un tel équipement de transmission comprend une mémoire 80 comprenant une mémoire tampon, une unité de traitement 81, équipée par exemple d'un microprocesseur μΡ, et pilotée par le programme d'ordinateur 82, mettant en œuvre le procédé de transmission selon l'invention.
A l'initialisation, les instructions de code du programme d'ordinateur 82 sont par exemple chargées dans une mémoire RAM avant d'être exécutées par le processeur de l'unité de traitement 81. L'unité de traitement 81 reçoit en entrée un paquet multicast 10 à transmettre. Le microprocesseur de l'unité de traitement 81 met en œuvre les étapes du procédé de transmission décrit précédemment, selon les instructions du programme d'ordinateur 82, pour transmettre un symbole BS sur un canal et déterminer l'occupation du canal. Pour cela, l'équipement de transmission comprend, outre la mémoire tampon 80, des moyens de transmission d'au moins un symbole, noté BS, indiquant à la pluralité de stations que le canal est occupé et des moyens de détermination de l'occupation du canal pendant une durée d'écoute prédéterminée après la transmission du symbole BS, délivrant une information d'occupation du canal. Ces moyens sont pilotés par le microprocesseur de l'unité de traitement 81.
Un tel équipement de transmission est par exemple un point d'accès dans un réseau WIFI, tel que par exemple illustré en figure 7.
5.4 Résultats
Le principe de l'invention, selon l'un quelconque des modes de réalisation particuliers décrits ci-dessus, permet d'éviter les collisions fréquentes entre un paquet multicast transmis par un point d'accès et un ou plusieurs paquets unicast transmis par une ou plusieurs stations associées ou non au point d'accès.
Ce principe est basé sur la transmission d'un symbole, par exemple d'une durée du plus petit symbole pouvant être transmis, indiquant aux stations situées dans une zone de couverture du point d'accès que le canal est occupé, tout en ne perturbant pas une éventuelle transmission en cours.
Selon les modes de réalisation décrits ci-dessus, une durée supplémentaire égale à la durée d'écoute (un « s/ot time » dans un mode de réalisation) est nécessaire, par rapport aux techniques de l'art antérieur, pour transmettre un paquet multicast. En revanche, l'invention permet de ne plus perdre, par collision, de paquet multicast.
Cette durée supplémentaire est négligeable par rapport à la durée de transmission d'un paquet multicast, et surtout par rapport au bénéfice apporté par l'invention, à savoir la non perte de paquet multicast grâce à la suppression des collisions entre un paquet multicast transmis par un point d'accès et un ou plusieurs paquets unicast transmis par une ou plusieurs stations situées dans une zone de couverture du point d'accès.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de transmission de paquets de données dans un réseau de communication à accès partagé mettant en œuvre une écoute de canal avant transmission, ledit réseau comprenant au moins un point d'accès et une pluralité d'équipements nœud,
caractérisé en ce qu'il comprend, au niveau dudit point d'accès, les étapes suivantes mises en œuvre pour au moins un paquet de données de type multidiffusion, noté paquet multicast, à émettre, sur au moins un canal, à destination d'au moins un équipement nœud de ladite pluralité :
• une étape de transmission d'au moins un symbole, noté BS, ladite transmission indiquant à ladite pluralité d'équipements nœud que ledit canal est occupé ;
• une étape de détermination de l'occupation dudit canal pendant une durée d'écoute après ladite transmission dudit symbole BS, délivrant une information d'occupation dudit canal.
2. Procédé de transmission selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une étape de transmission dudit paquet multicast :
• mise en œuvre à la fin de ladite durée d'écoute si ladite information d'occupation dudit canal indique que ledit canal est libre,
• différée si ladite information d'occupation dudit canal indique que ledit canal est occupé.
3. Procédé de transmission selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite étape de transmission dudit symbole BS est mise en œuvre après une période de contention prédéterminée.
4. Procédé de transmission selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite durée d'écoute est inférieure ou égale à une durée intertrame DIFS.
5. Procédé de transmission selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite durée d'écoute correspond à la durée d'un intervalle de temps de référence minorée de la durée dudit symbole BS.
6. Programme d'ordinateur comportant des instructions pour la mise en œuvre d'un procédé selon la revendication 1 lorsque ce programme est exécuté par un processeur.
7. Equipement de transmission de paquets de données dans un réseau de communication à accès partagé mettant en œuvre une écoute de canal avant transmission, ledit réseau comprenant en outre une pluralité d'équipements nœud,
caractérisé en ce que ledit équipement de transmission comprend les moyens suivants, mis en œuvre pour au moins un paquet de données de type multidiffusion, noté paquet multicast, à émettre, sur au moins un canal, à destination d'au moins un équipement nœud de ladite pluralité :
• des moyens de transmission d'au moins un symbole, noté BS, ladite transmission indiquant à ladite pluralité d'équipements nœud que ledit canal est occupé ;
• des moyens de détermination de l'occupation dudit canal pendant une durée d'écoute après ladite transmission dudit symbole BS, délivrant une information d'occupation dudit canal.
8. Système de transmission comprenant un équipement de transmission selon la revendication 8 et au moins un équipement nœud comprenant des moyens de réception dudit au moins un symbole BS transmis par ledit équipement de transmission sur ledit canal et des moyens de mise en attente de la transmission d'un paquet de données à destination dudit équipement de transmission, pendant une durée d'attente prédéterminée
9. Signal multiporteuse dans un réseau de communication comprenant au moins un point d'accès AP apte à émettre, sur au moins un canal, au moins un paquet de données de type multidiffusion, noté paquet multicast, à destination d'une pluralité d'équipements nœud, caractérisé en ce que ledit signal transporte un symbole, noté BS, dont la transmission indique à ladite pluralité d'équipements nœud que ledit canal est occupé.
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