WO2024052484A1 - Method and device for adaptively configuring wireless telecommunications - Google Patents

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WO2024052484A1
WO2024052484A1 PCT/EP2023/074629 EP2023074629W WO2024052484A1 WO 2024052484 A1 WO2024052484 A1 WO 2024052484A1 EP 2023074629 W EP2023074629 W EP 2023074629W WO 2024052484 A1 WO2024052484 A1 WO 2024052484A1
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mission
predictor
connectivity
exchange
wireless links
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PCT/EP2023/074629
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Didier Thebault
Béatrice PESQUET-POPESCU
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Thales
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Definitions

  • the invention is located in the field of wireless telecommunications.
  • the present invention describes a method of adaptive configuration of wireless telecommunications implemented, in a mission, by a mobile machine, on one or more wireless links, with at least one platform of a set of platforms, said method comprising the set of following steps, iterated during successive moments of the mission, a electronic predictor of exchange templates and an electronic connectivity predictor being embedded, in the mobile vehicle, in an electronic processing block comprising a set of processing function(s):
  • such a method will also include at least one of the following characteristics:
  • the processing block of the mobile machine based on at least the prediction of the future state of the wireless links, performs at least one action among: adapting the trajectory of the mobile machine or a platform to maintain an existing wireless link or create a new wireless link; re-direction of flows within said wireless links; adapting the characteristics of said connections;
  • the mobile machine is an aircraft and the mission is an aerial mission which comprises several phases among at least one take-off phase, a transit phase, a theater of operation phase and a landing phase and the prediction of the the future state of the wireless links by the connectivity predictor and the prediction of future exchange templates by the exchange template predictor are each a function of the current phase of the mission;
  • At least one of the predictors among the connectivity predictor and the exchange template predictor includes a neural network; and said predictor selection comprises the selection of a set of weights and biases of the neural network from a set of available sets of weights and biases, depending on the mission profile;
  • At least one of the predictors among the connectivity predictor and the exchange template predictor includes a neural network; and during the mission, data indicating the current state of connectivity of the links, data indicating the exchanges carried out by the functions on the wireless links and data indicating the current mission conditions are collected and stored; and said collected data and the mission profile are used to continue learning said neural network.
  • the present invention proposes a computer program intended to be stored in the memory of an electronic processing unit on board a mobile vehicle to adaptively configure telecommunications implemented during 'a mission, by the mobile device, on one or more wireless links; the processing block further comprising a microcomputer, said computer program comprising instructions which, when executed on the microcomputer, implement the steps of a method according to the first aspect of the invention.
  • the invention describes an electronic processing block adapted to be embarked on a mission, in a mobile vehicle adapted to implement, on one or more wireless links, telecommunications with at least one platform a set of platforms, said electronic processing block comprising a set of processing function(s), an electronic exchange template predictor and an electronic connectivity predictor; in which: the connectivity predictor is adapted to, during successive moments of the mission, predict the future state of the wireless links at least a predefined time horizon, based on at least the current state of the wireless links and one or more mission condition parameters from weather data, the current position of the mobile device, the current attitude of the mobile device, the trajectory followed, the speed of the mobile device, the relief, heading, friendly positions, enemy threats, electromagnetic environment;
  • the predictor of the exchange templates is adapted for, during successive moments of the mission, according to at least the profile of said mission and/or according to an estimate of future exchange needs over said time horizon indicating at least one volume of data to be exchanged by all the processing functions via wireless links and depending on said prediction of the future state of the wireless links, predicting an operating mode of at least one processing function the set of processing function(s) among several operating modes of said function associated with distinct exchange templates;
  • the processing block being adapted to, following said prediction, when said predicted operating mode of the function is different from an operating mode of the function currently implemented, trigger a switch of at least said function to said mode predicted operation.
  • such a processing block will also include at least one of the following characteristics: - It is adapted for, depending on at least the prediction of the future state of the wireless links, to perform at least one action among: adapting the trajectory of the mobile machine (30) or a platform (70, 80) to maintain an existing wireless link or create a new wireless link; re-direction of flows within said wireless links; adapting the characteristics of said connections;
  • the mobile machine (30) is an aircraft and the mission is an aerial mission which comprises several phases among at least one take-off phase, a transit phase, a theater of operation phase and a landing phase and the prediction of the future state of the wireless links by the connectivity predictor (22) and the prediction of future exchange templates by the exchange template predictor (21) are each a function of the current phase of the mission.
  • FIG. 1 is an illustration of an air mission processing system 1 implementing an embodiment of the invention
  • Figure 2 represents the steps of an aerial mission processing method 1 implementing an embodiment of the invention.
  • the air mission processing system 1 comprises, in the case shown, a configuration platform 10, a fleet of mobile machines equipped with wireless transmission means (for example fighter planes, reconnaissance planes, refueling planes ), in particular in the example considered, aircraft including an airplane 30, an airplane 80 and a rolling machine 70.
  • a configuration platform 10 a fleet of mobile machines equipped with wireless transmission means (for example fighter planes, reconnaissance planes, refueling planes ), in particular in the example considered, aircraft including an airplane 30, an airplane 80 and a rolling machine 70.
  • the aerial missions are implemented by the aerial mission processing system 1, in an embodiment subsequently described with reference to Figure 2 with reference to an aerial mission involving several aircraft, in particular the aircraft 30 alone shown in figure 1.
  • the configuration platform 10 includes a server 11 and a database 12.
  • the server 11 includes an electronic configuration module 13.
  • the database 12 includes a set of sets of exchange template predictor configuration parameters and a set of sets of connectivity state predictor configuration parameters.
  • the aircraft 30 includes a processing block 20.
  • the processing block 20 of the aircraft 30 comprises an electronic block predicting exchange templates 21, an electronic block predicting connectivity state 22, a control block 23, a block of sensors 24, a block trajectory calculation 25 and a wireless telecommunications block 26.
  • the wireless telecommunications block 26 comprises a plurality of wireless telecommunications sub-blocks, for example:
  • a set of wireless telecommunications sub-block(s) each adapted to, in the mission execution phase, establish a wireless telecommunications link (for example of the VHF, UHF, satellite type) with a remote platform, for example as detailed later, a connection 51 with the rolling machine 70, a connection 52 with the aircraft 80.
  • the wireless telecommunications links implemented by the wireless telecommunications block 26 are constrained: the telecommunications capacity is limited (compared to gigabit optical fiber networks) and not very stable: the telecommunications links in the framework air missions are frequently deployed locally and occasionally in a medical or military intervention area (a geological or other disaster zone, a conflict zone, etc.); these transmission links are frequently broken without notice (for example by intentional or unintentional jamming), some are very limited in terms of bandwidth or experience occurrences, much more frequent than in traditional consumer networks, of bandwidth variations or latency.
  • Each or some of at least one or more blocks among the control blocks 23, sensors 24, trajectory calculation blocks 25 implement for example one or more functions, in particular software applications, which execute during carrying out an air mission, and which, during this execution, transmit and/or receive data (measurement, analysis, command, alert, observations, etc.) via one or more links wireless telecommunications established by the wireless telecommunications block 26.
  • a software application of a video sensor of block 24 captures images and transmits them remotely, etc.
  • Some of these blocks, and/or some of the functions of the blocks are further adapted to operate selectively according to an operating mode selected from several of their operating modes, for example nominal mode, degraded mode 1, ..., degraded mode n (n>1) associated respectively with distinct characteristics, volumes of data transmitted and/or lifespan of the information (which will condition the maximum latency that the network must respect between the source and the recipient) and/or the tolerated jitter, the error rate supported, the sovereignty of this data, the level of protection associated with the transmission of the data, etc. (in fact, anything that will affect the conditions of transport can be taken into account).
  • Each operating mode is thus associated with a corresponding transport template, which translates the characteristics of the operating mode into transport characteristics by the network.
  • Distinct modes of operation of a function of a block are distinguished for example by the format of the transmission data considered (in particular compression and coding mode) delivered by the function, by the transmission protocol used by the function, by the precision of the processing carried out by the function (example: resolution of transmitted images), by a level of filtering playing on the completeness of the data transmitted etc., which result in distinct characteristics regarding the transmission: certain less relevant data may for example not be transmitted if resources were to be lacking, corresponding for example to a narrowing of the field of observation), or an adaptable selectivity of the information transmitted (certain information could be deleted for reasons of priority or security level for example).
  • the configuration platform 10 is adapted to determine the configuration parameters of the connectivity state predictor 22 and exchange predictor 21 blocks, during the preparation of the mission, in the manner described below with reference to Figure 2.
  • the connectivity state predictor block 22, hereinafter called connectivity predictor 22, is adapted to, once configured as described below, predict, when carrying out the mission, changes of state connectivity of the links established by the wireless telecommunications block 26, such as breakdown of a wireless telecommunications link implemented in the mission being carried out, reduction of the bandwidth below a predefined threshold, or increase in the error rate above a predefined threshold, i.e. before these changes of state occur.
  • the connectivity state predictor 22 comprises a neural network which performs the prediction based on current input data supplied to the connectivity state predictor 22.
  • the exchange template predictor block 21 once configured as described below, is adapted, when carrying out the mission, to depending on input data including in particular a state of connectivity predicted by the predictor of connectivity state 22, deduce, from this predicted connectivity state related to the exchange needs of blocks 24 and 25 of the processing block 20 (indicated for example by the mission profile and/or the mission phase) , operating modes of the (functions of) sensor blocks 24 and/or trajectory calculation 25 (associated with respective exchange templates), to be applied in anticipation of a future change, then deduce one or more commands corresponding ones intended for this or these sensor blocks 24, for trajectory calculation 25 to adapt, if necessary, their operating modes so as to adapt their transmitted and/or received flows, for example for at least a predetermined time: the exchange template predictor block 21 thus predicts the exchange needs of the block 24 and of block 25 to anticipate the operating mode to be applied and thus adapt the flows emitted to the transport conditions observed or predicted.
  • an operating mode brings together a set of characteristics making it possible to quantify and qualify the data flows that the application generates. An operating mode is therefore specific to an application.
  • An exchange template (also called a transport template) is the counterpart of a mode of operation, from the point of view of the telecommunications network and reflects the way for the network to take this mode of operation into account. It expresses the point of view of the container, when the mode of operation expresses the point of view of the content. For example, generated data will have a lifetime (content point of view) and for the data to still be relevant upon receipt, its transport through the network must be carried out with maximum latency (container point of view).
  • Each operating mode of the application is associated with one and only one network exchange template.
  • the characteristics of an operating mode are used to define the characteristics of the corresponding template, via a translation. Then, based on the observed transport conditions, the network determines, for each data flow, the template to apply among those that have been predefined. Knowledge of the template then makes it possible to identify the operating mode with which it is associated. The network thus knows how to restore to the function the mode of operation that it must implement for optimal operation given the transport conditions of the moment.
  • the exchange template predictor makes it possible to determine the templates that it would be relevant to respect given the network events that are anticipated, and by transitivity the operating modes to be implemented by the functions.
  • the exchange template predictor 21 comprises a neural network which determines the prediction based on the current input data supplied to the exchange template predictor 21.
  • Figure 2 represents a method 100 for mission planning and adaptive configuration of telecommunications implemented in the air mission in one embodiment of the invention.
  • the method 100 comprises 3 phases: a mission communications preparation phase 200 which takes place before the mission, a mission execution phase 300 which takes place during the mission and a mission restitution phase 400 which takes place after the mission.
  • a mission communications preparation phase 200 which takes place before the mission
  • a mission execution phase 300 which takes place during the mission
  • a mission restitution phase 400 which takes place after the mission.
  • the configuration module 13 in the server 10 receives the mission profile as input.
  • the mission profile indicates in particular the following elements, or at least some of them:
  • the mission phases successively comprise a take-off phase, a transit phase (to reach a target zone, the so-called theater zone), a theater phase (at the level of the theater zone, which can be -even include one or more phases each associated with an action such as observation of the theater zone and/or interception and/or combat etc.), a transit phase and a landing phase.
  • the configuration module 13 delivers the sets of configuration parameters of the selected predictors.
  • the configuration parameters of each predictor include, in the embodiment considered, respective values of the weights and biases for the neural network of the predictor.
  • the set of configuration parameters includes a specific subset of configuration parameters per mission phase included in the mission for the exchange template predictor and/or the connectivity predictor.
  • the use of the network is thus segmented according to the mission phase, with for each phase taking into account measurable conditions likely to influence the upcoming transmissions of each platform: terrain models, weather, enemy threats, environment electromagnetic with disturbances, etc.
  • the configuration module 13 of the server 10 further determines the configuration parameters of the wireless transmission links used during the mission: allocation of frequencies for the radio links involved. It also determines the configuration parameters of the network supported by the transmission links (routing rules, QoS policies, security associations, filtering rules, etc.) as well as the configuration parameters of the communication services to be implemented to ensure exchange needs (service names, operating modes, exchange identification rules, etc.). For example, it also determines one or more elements among: the TRANSEC and COMSEC secret keys, the addresses to use (MAC and network), the parameters for implementing the waveforms, the frequency jump laws if applicable, ...
  • these wireless link configuration parameters are themselves delivered by a link configuration predictor comprising a neural network receiving the mission profile as input.
  • This predictor in a learning phase exploiting the learning base comprising the connectivity data, the mission conditions and the exchanges carried out will have learned to identify the configuration parameters of the transmission modes relevant to the mission.
  • each of the predictors of the exchange templates 21 and connectivity 22 is configured with the respective set of parameters selected.
  • An initial learning phase prior to step 200, made it possible to obtain the sets of sets of exchange template predictor configuration parameters and the sets of sets of connectivity predictor configuration parameters .
  • Typical air mission profiles have been defined. For each typical air mission profile, multiple missions of this type have been carried out, in real deployment or by simulations; and connectivity data, exchange data and mission conditions were collected forming a learning database, referred to below as the learning database.
  • Training of the neural network intended for the connectivity predictor 22 is carried out for each type of mission profile.
  • the input data of the neural network intended for the connectivity predictor 22, extracted from the learning base, for a given mission include:
  • these mission indications indicate at least some of the data among weather data, current position and attitude of the aircraft, trajectory followed (turn, climb, descent), speed of the aircraft, acceleration, relief (terrain model) , heading, friendly positions and enemy threats, electromagnetic environment including jamming, etc. It should be noted that these indications may include indications relating to the current instant or sampled for the window F0i.
  • the predicted connectivity states indicate, for example, for each wireless telecommunications link involved in the mission the value (or selectively indicates a subrange of values in which this value is located, within a range of values comprising several subranges) of one or more of its transmission characteristics: bandwidth, error rate, latency , jitter.
  • training of the neural network intended for the exchange template predictor 21 was carried out for each type of mission profile.
  • the input data of the neural network intended for the exchange template predictor 21, extracted from the learning base, for a given mission, comprise, relative to each instant ti, a plurality of instants ti :
  • - recipient(s) in particular if the exchange is point-to-point or point-to-multipoint; relative priority of flows typology of exchanges (typically clear speech, encrypted speech, tactical messages, images, video, file transfers, database exchanges;
  • the exchange template predictor 21 makes it possible to identify the most relevant template adjustment rules (and therefore operating modes) which will make it possible to minimize the impact of a variation in transport conditions.
  • the mission begins, the aircraft successively executing the mission phases, wireless telecommunications being implemented, for example in the present case between the aircraft 30 and the control tower during the take-off phase by means of wireless links implemented by the telecommunications block 26 and subsequently on the intervention zone, between the aircraft 30 and the rolling machine 70.
  • the set 300 of steps comprising steps 301 to 307, is implemented.
  • the control block 23 evaluates: the current mission conditions; as seen previously, they include at least some of the following data: weather data, current position and attitude of the aircraft, trajectory followed (turn, climb, descent), speed of the aircraft, acceleration, relief (terrain model), heading, friendly positions and enemy threats, electromagnetic environment including jamming) and
  • This evaluation is carried out as a function of obtaining, by the control block 23, measurements carried out in the aircraft 30 and where appropriate carried out in the platforms in connection with the aircraft 30 and then transmitted to the latter (internal network signaling complements local measurements, local evaluation is however not conditional on reception of network signaling and takes place in all cases with a variable level of precision).
  • the data indicating the current mission conditions and the data relating to the connectivity considered at a time Ti evaluated are transmitted to the connectivity state predictor 22.
  • a connectivity anticipation step 302 based on this transmitted data and furthermore on the indication of the current mission phase that it receives as input, the connectivity predictor 22 determines the connectivity state future, in a time window of duration AT starting at Ti, of the wireless links involved in the mission: for example, the connectivity state of link 51, in the theater phase.
  • predicted connectivity states indicate for example, for each wireless telecommunications link involved in the mission, the value (or selectively indicates a sub-range of values in which this value is found, within a range of values comprising several sub-ranges -ranges) of one or more of its transmission characteristics: bandwidth, error rate, latency, jitter.
  • step 303 which is for example parallel to step 301 all the data indicating, at time Ti, the current mission conditions and the connectivity data considered in step 301 as well as the all of the data characterizing the exchanges at time Ti (volume of exchanges (volume of data exchanged, flow rate used, duration of exchanges, etc.), relative priority of flows, typology of exchanges, etc.), are stored by the control block 23 in a memory of the processing module 20.
  • the exchange template predictor 21 receives as input the current mission phase indication and the future connectivity state predicted by the predictor 22 in step 302 (and optionally the types and characteristics of the exchanges observed at time T). Then depending on this current mission phase and furthermore depending on the predicted connectivity state, the exchange template predictor 21 predicts the rules for adjusting the exchanges (in the duration window AT' starting at Ti) , in particular the operating modes of the sensor blocks 24 and/or trajectory calculation 25.
  • the exchange template predictor 21 or the control block 23 determines, where appropriate, notifications intended for a block or blocks among the blocks sensors 24 and/or trajectory calculation 25, when their respective predicted operating mode differs from their current operating mode, to switch them to their predicted mode, and thus adapt the flows emitted by the aircraft.
  • each of the blocks receiving such a notification switches from its current operating mode to the predicted operating mode.
  • the exchange predictor block 21 or the control block 23 determines for example that it would be appropriate for a video sensor to switch to its degraded operating mode 1, a notification then being transmitted in this direction to the video sensor; if the predicted connectivity state is a drop in bandwidth below the second predefined threshold and above a third predefined threshold, the exchange predictor block 21 or the control block 23 determines that it would be suitable for a sensor video to switch into its degraded mode 2, a notification then being transmitted to this effect to the video sensor (or that it would be appropriate to switch another application from its nominal operating mode into its degraded mode 1) etc. Conversely, if the predicted connectivity state is an increase in bandwidth, the opposite changes are notified. Hysteresis mechanisms are also implemented to maintain a certain stability.
  • the predictor block 21 provides the operating modes to be applied, in particular to the sensors to minimize the impact of variations in the available resources.
  • Each sensor will thus anticipate a future reduction in resources: for example will prepare a buffer with compressed files (image/video/other sensors) with the quality adapted to the transmission mode to be applied from now on or will reduce its transmission frequency...
  • the sensor can buffer the data it produces while communication is reestablished. It can then release the stored data according to the operating mode which will be active when communication returns. Switching to a degraded operating mode may be accompanied by a change in encoding to reduce the throughput or to accommodate higher latency, filtering of the data exchanged to reduce the throughput, a filtering of a certain type of information to be compatible with an exchange on a civil network (as opposed to a heritage network).
  • a trajectory adaptation step 306 (for example parallel to step 304 or 305), the control block 23, depending on the connectivity state predicted in step 302, determines a trajectory adaptation of the airplane 30.
  • an adaptation to maintain satisfactory transport conditions is to escape from a masking zone linked to the terrain for example; another adaptation is to bypass an enemy so as not to be detected because of the transmissions implemented in the mission. It is then a matter of providing the avionics system with elements enabling it to modify the trajectory of the aircraft.
  • the control block 23, depending on the connectivity state predicted in step 302 adapts the wireless telecommunications links involved in the mission: for example, to avoid a loss (or drop) of connectivity predicted in the connectivity state and relating to the link 51, flows which must pass normally on the radio link 51 are redirected, depending on their relative priority, to a satellite link implemented by the transmission block 26 of the aircraft 30; or the frequency used (or any other transmission resource) to implement the radio link 51 is modified; or else an adaptation of the network topology by the control block is carried out by creating a new wireless link (for example, the plane 86 is then sent close to the plane 30 to serve as a wireless telecommunications relay, for example the implementation of a wireless link 52 with the aircraft 30, to compensate for a predicted break on the link 51).
  • a new wireless link for example, the plane 86 is then sent close to the plane 30 to serve as a wireless telecommunications relay, for example the implementation of a wireless link 52 with the aircraft 30, to compensate for a predicted break on the link 51.
  • each mission phase also imply respective maximum distances to ensure transmission, the mission platforms will be positioned in such a way as to respect these distances, and therefore to ensure a certain topology of the aircraft network. during the respective phase of the mission.
  • These topologies vary from one phase of the mission to another, the planes will have to be controlled to follow their main mission but also to ensure this connectivity.
  • Steps 304, 305, 306, 307 are implemented in one embodiment also depending on at least one level of QoS desired in the operation in the mission therefore impacting the telecommunications implemented wirelessly, and more generally the functions performed in the aircraft (including aircraft 30) and involved in these mission telecommunications.
  • the orchestration of the different steps is carried out by the control block 23.
  • the control block comprises a processor and a memory storing software instructions which, when executed on the processor, implement the orchestration of these steps.
  • the aim of the invention is as follows: before the occurrence of an event capable of breaking a wireless telecommunications link implemented in the mission, or affecting such a link in such a way that a result rendered by a function executing in the aircraft cannot be delivered by the latter, the event is predicted and an action is triggered according to this connectivity event prediction and according to the prediction of the need for exchanges to enable continuity of service, by:
  • the invention by combining connectivity state prediction and exchange prediction, anticipates connectivity variations with a view to maintaining the overall QoS of the system per mission phase and jointly anticipates resource allocations and adaptations. of operating modes, before transmission losses occur.
  • the invention makes it possible to anticipate variations in connectivity and the need for exchanges (configuration of network parameters and source and channel transmission modes, anticipation of changes in topology and link states, evaluation of the needs of 'exchanges, trajectory prediction) during these mission phases and make the necessary adaptations to maintain connectivity, based on these predictions, during the mission. It makes it possible to ensure exchanges as best as possible, to reduce communication losses (by implementing alternative solutions in advance to maintain communication in the event of loss of communication). connection), to better manage transmission resources, to reduce switching times between two configurations and to be more resilient to the various hazards of the mission.
  • the invention concerns the dynamic configuration of a core telecommunications network made up of, for example, heterogeneous transmission means (V/UHF links, high-speed C/K/Ku band links, GEO/MEO/satellite link). LEO, ...) and offers a data-centric network management solution (collection of mission data, use of this off-line data to feed the learning of predictors, determination of the parameters of the predictors for future missions, anticipation of connectivity changes using predictors, self-adaptation of the network to maximize its level of service, storage of mission data).
  • V/UHF links high-speed C/K/Ku band links
  • GEO/MEO/satellite link GEO/MEO/satellite link.
  • the present invention proposes a dynamic configuration of a communication network between aircraft (or other mobile platforms) as a function of mission data (weather, terrain, electromagnetic environment, cyber threats, attitude of the platform, etc.) and to adapt exchange flows by network feedback on applications.
  • mission data weather, terrain, electromagnetic environment, cyber threats, attitude of the platform, etc.
  • the data to be exchanged depends on the mission phase and the requests of the aircraft on mission (in the example presented, aircraft 30 in particular) and other aircraft/platforms; in fact, there is a “dynamic” component which corresponds to what other aircraft/platforms will request, for example in terms of QoS which will have an impact on the volume of data to be exchanged.
  • a first prediction function takes for example at least some of the information from the weather information along the trajectory followed by the mobile machine, the topography of the terrain flown over, the speed of the mobile machine and its attitude on the 3 axes, the type and position of enemy platforms, the position of friendly platforms, the electromagnetic environment of the area of operation, etc., and produces a prediction of the available telecommunications routes and their technical characteristics (bandwidth , latency, error rate, spatial and temporal stability) characterizing the state of the corresponding communication links.
  • the processing block is adapted to then deduce the configuration parameters of the transmission means according to these predictions of available routes and predictions of link states, ie the processing block thus determines the parameters of the transmission means most suited to the predicted future state of the network.
  • transmission parameters include the RF frequency of the transmission and/or the modulation used by the waveform and/or the error correction algorithm and/or the size of the inter-slot steps for a waveform.
  • TDMA and/or any other parameter having an impact on the maintenance (even in a degraded mode) of communications during the mission phase. These parameters allow you to influence bandwidth, range, jamming resistance, etc. transmission links.
  • the purpose here is to adapt to future network topology variations by deducing the configuration parameters of the transmission means most suited to this predicted future state (of network topology), and to apply these parameters in the time window corresponding to the prediction period.
  • a second prediction function takes for example the mission phase (transit, surveillance, combat, etc.) and produces a prediction of the types of exchanges from the mobile vehicle to the other platforms (voice, images, video , formatted data, raw data, etc.), a prediction of exchange modes (point-to-point, point-to-multipoint, with acknowledgment of receipt or not, etc.), respective priorities and volumes corresponding.
  • the purpose is to anticipate the types of flows to be routed in the network.
  • the solution proposes one or more adaptation mechanisms: adaptation of the transmission modes (bandwidth, power, range, resistance to jamming, etc.), adaptation of the routing of already active flows (switching of means of transmission for example), adaptation of trajectories, adaptation of exchanges (change of format, temporary storage, periodicity, etc.). ..).
  • adaptation of the transmission modes bandwidth, power, range, resistance to jamming, etc.
  • adaptation of the routing of already active flows switching of means of transmission for example
  • adaptation of trajectories adaptation of exchanges (change of format, temporary storage, periodicity, etc.). ..).
  • the invention has been described above with reference to aerial missions using in particular an airplane, it is of course applicable to aerial missions relating to any type of flying machine (airplane, helicopter, drone, etc. .) and to a coordinated set of devices, some mobile or not, comprising means of wireless transmission. More generally, the invention is also applicable to collaborative tactical missions in environments other than the air environment, for example the naval environment or the land environment.
  • the invention has been described above in an embodiment using Machine Learning techniques to define the predictors 21, 22, by learning from mission data or data obtained in simulation
  • the predictions are determined by deterministic functions (rules) resulting from known models implemented by the predictors 21, 22.
  • a set of configuration parameters for each predictor in another embodiment, each connectivity, respectively exchange, predictor is selected from several connectivity, respectively exchange, predictors, depending on the mission profile.

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Abstract

The invention relates to a method for adaptively configuring telecommunications, during a mission, by an aircraft (30), over wireless links (52), with a hub (80), the method comprising the steps of: - predicting the future state of the links by means of a connectivity predictor (22) according to the current state of the links and the mission conditions; - according to at least the prediction of the future state of the wireless links, predicting, by means of a communication profile predictor (21), an operating mode of at least one function from the set of one or more processing functions from among a plurality of operating modes of the function associated with separate communication profiles; - following this prediction, when the predicted operating mode of the function is different from an operating mode of the function in operation, switching at least the function to the predicted operating mode.

Description

DESCRIPTION DESCRIPTION
Titre : Procédé et dispositif de configuration adaptative de télécommunications sans fil Title: Method and device for adaptive configuration of wireless telecommunications
Domaine technique : Technical area :
[0001] L’invention se situe dans le domaine des télécommunications sans fil. [0001] The invention is located in the field of wireless telecommunications.
Technique antérieure : Prior technique:
[0002] Les conditions dans lesquelles les missions tactiques, par exemple aériennes, ont lieu sont variées, et peuvent changer rapidement (par exemple le brouillage d’une liaison radio entre l’avion et une autre plateforme, volontaire ou dû à un masque par exemple par l’aileron ou la dérive de l’avion, à un nuage pour certaines bandes de fréquence etc.), conduisant à une perte de connectivité pour les avions, sur des parties de leur mission. En effet, leurs systèmes de télécommunication sans fil, notamment radio ne peuvent pas adapter, une fois le changement détecté, leurs paramètres aussi rapidement que la vitesse de changement des conditions. Ce délai dans la commutation vers un autre mode de transmission (par exemple une liaison satellite) conduit à une perte de communication dans l’intervalle d’adaptation, qui pourtant peut être cruciale. [0002] The conditions in which tactical missions, for example aerial, take place are varied, and can change quickly (for example the jamming of a radio link between the plane and another platform, voluntary or due to a mask by example by the aileron or the fin of the plane, to a cloud for certain frequency bands etc.), leading to a loss of connectivity for the planes, on parts of their mission. Indeed, their wireless telecommunications systems, particularly radio, cannot adapt, once the change is detected, their parameters as quickly as the speed of change in conditions. This delay in switching to another transmission mode (for example a satellite link) leads to a loss of communication in the adaptation interval, which can nevertheless be crucial.
[0003] Il existe donc un besoin d’assurer un maintien des communications sans fil depuis les avions, et plus généralement les plateformes volantes, lors de leurs missions aériennes. [0003] There is therefore a need to ensure that wireless communications are maintained from aircraft, and more generally flying platforms, during their aerial missions.
Résumé de l’invention : Summary of the invention:
[0004] A cet effet, suivant un premier aspect, la présente invention décrit un procédé de configuration adaptative de télécommunications sans fil mises en oeuvre, dans une mission, par un engin mobile, sur une ou plusieurs liaisons sans fil, avec au moins une plateforme d’un ensemble de plateformes, ledit procédé comprenant l’ensemble d’étapes suivantes, itérées lors d’instants successifs de la mission, un prédicteur électronique des gabarits d’échanges et un prédicteur électronique de connectivité étant embarqués, dans l’engin mobile, dans un bloc de traitement électronique comprenant un ensemble de fonction(s) de traitement : [0004] To this end, according to a first aspect, the present invention describes a method of adaptive configuration of wireless telecommunications implemented, in a mission, by a mobile machine, on one or more wireless links, with at least one platform of a set of platforms, said method comprising the set of following steps, iterated during successive moments of the mission, a electronic predictor of exchange templates and an electronic connectivity predictor being embedded, in the mobile vehicle, in an electronic processing block comprising a set of processing function(s):
- prédiction de l’état futur des liaisons sans fil par le prédicteur de connectivité sur au moins un horizon temporel prédéfini, en fonction d’au moins l’état courant des liaisons sans fil et d’un ou plusieurs paramètres de conditions de mission parmi des données météo, la position courante de l’engin mobile, l’attitude courante de l’engin mobile, la trajectoire suivie, la vitesse de l’engin mobile, le relief, le cap, les positions amies, les menaces ennemies, l’environnement électromagnétique ;- prediction of the future state of the wireless links by the connectivity predictor over at least one predefined time horizon, depending on at least the current state of the wireless links and one or more mission condition parameters among weather data, the current position of the mobile device, the current attitude of the mobile device, the trajectory followed, the speed of the mobile device, the relief, the heading, friendly positions, enemy threats, electromagnetic environment;
- en fonction d’au moins le profil de ladite mission et/ou en fonction d’une estimation des besoins d’échanges futurs sur ledit horizon temporel indiquant au moins un volume de données à échanger par l’ensemble des fonctions de traitement via des liaisons sans fil et en fonction de ladite prédiction de l’état futur des liaisons sans fil, prédiction, par le prédicteur des gabarits d’échanges, d’un mode de fonctionnement d’au moins une fonction de l’ensemble de fonction(s) de traitement parmi plusieurs modes de fonctionnement de ladite fonction associés à des gabarits d’échanges distincts ; - depending on at least the profile of said mission and/or depending on an estimate of future exchange needs over said time horizon indicating at least one volume of data to be exchanged by all the processing functions via wireless links and depending on said prediction of the future state of the wireless links, prediction, by the exchange template predictor, of an operating mode of at least one function of the set of function(s) ) processing among several operating modes of said function associated with distinct exchange templates;
- suite à ladite prédiction, quand ledit mode de fonctionnement prédit de la fonction est différent d’un mode de fonctionnement de la fonction actuellement en oeuvre, déclenchement d’un basculement d’au moins ladite fonction vers ledit mode de fonctionnement prédit. - following said prediction, when said predicted operating mode of the function is different from an operating mode of the function currently implemented, triggering a switch of at least said function to said predicted operating mode.
[0005] Dans des modes de réalisation, un tel procédé comprendra en outre l’une au moins des caractéristiques suivantes : [0005] In embodiments, such a method will also include at least one of the following characteristics:
- une sélection a préalablement eu lieu, en fonction du profil de ladite mission, d’un prédicteur électronique de connectivité parmi plusieurs prédicteurs électroniques de connectivité et d’un prédicteur électronique des gabarits d’échanges parmi plusieurs prédicteurs électroniques des gabarits d’échanges, lesdits prédicteurs embarqués étant ceux sélectionnés ; - a selection has previously taken place, depending on the profile of said mission, of an electronic connectivity predictor among several electronic connectivity predictors and of an electronic predictor of exchange templates among several electronic predictors of exchange templates, said on-board predictors being those selected;
- le bloc de traitement de l’engin mobile , en fonction d’au moins la prédiction de l’état futur des liaisons sans fil, effectue au moins une action parmi : l'adaptation de la trajectoire de l’engin mobile ou d’une plateforme pour maintenir une liaison sans fil existante ou créer une nouvelle liaison sans fil ; la re-direction de flux au sein desdites liaisons sans fil ; l’adaptation des caractéristiques desdites liaisons ; - the processing block of the mobile machine, based on at least the prediction of the future state of the wireless links, performs at least one action among: adapting the trajectory of the mobile machine or a platform to maintain an existing wireless link or create a new wireless link; re-direction of flows within said wireless links; adapting the characteristics of said connections;
- l’engin mobile est un aéronef et la mission est une mission aérienne qui comporte plusieurs phases parmi au moins une phase de décollage, une phase de transit, une phase de théâtre d’opération et une phase d’atterrissage et la prédiction de l’état futur des liaisons sans fil par le prédicteur de connectivité et la prédiction des gabarits d’échanges futurs par le prédicteur des gabarits d’échanges sont chacune fonction de la phase courante de la mission ; - the mobile machine is an aircraft and the mission is an aerial mission which comprises several phases among at least one take-off phase, a transit phase, a theater of operation phase and a landing phase and the prediction of the the future state of the wireless links by the connectivity predictor and the prediction of future exchange templates by the exchange template predictor are each a function of the current phase of the mission;
- au moins l’un des prédicteurs parmi le prédicteur de connectivité et le prédicteur des gabarits d’échanges comporte un réseau de neurones ; et ladite sélection de prédicteur comprend la sélection d’un jeu de poids et biais du réseau de neurones parmi un ensemble de jeux de poids et biais disponibles, en fonction du profil de mission ; - at least one of the predictors among the connectivity predictor and the exchange template predictor includes a neural network; and said predictor selection comprises the selection of a set of weights and biases of the neural network from a set of available sets of weights and biases, depending on the mission profile;
- au moins l’un des prédicteurs parmi le prédicteur de connectivité et le prédicteur des gabarits d’échanges comporte un réseau de neurones ; et lors de la mission, des données indiquant l’état courant de connectivité des liaisons, des données indiquant les échanges réalisés par les fonctions sur les liaisons sans fil et des données indiquant les conditions courantes de mission sont collectées et mémorisées ; et lesdites collectées et le profil de mission sont utilisées pour poursuivre l’apprentissage dudit réseau de neurones. - at least one of the predictors among the connectivity predictor and the exchange template predictor includes a neural network; and during the mission, data indicating the current state of connectivity of the links, data indicating the exchanges carried out by the functions on the wireless links and data indicating the current mission conditions are collected and stored; and said collected data and the mission profile are used to continue learning said neural network.
[0006] Suivant un autre aspect, la présente invention propose un programme d’ordinateur destiné à être stocké dans la mémoire d’un bloc électronique de traitement à bord d’un engin mobile pour configurer de façon adaptative des télécommunications mises en œuvre lors d’une mission, par l’engin mobile , sur une ou plusieurs liaisons sans fil ; le bloc de traitement comprenant en outre un microcalculateur, ledit programme d’ordinateur comprenant des instructions qui, lorsqu’elles sont exécutées sur le microcalculateur, mettent en oeuvre les étapes d’un procédé suivant le premier aspect de l’invention. [0006] According to another aspect, the present invention proposes a computer program intended to be stored in the memory of an electronic processing unit on board a mobile vehicle to adaptively configure telecommunications implemented during 'a mission, by the mobile device, on one or more wireless links; the processing block further comprising a microcomputer, said computer program comprising instructions which, when executed on the microcomputer, implement the steps of a method according to the first aspect of the invention.
[0007] Suivant un autre aspect, l’invention décrit un bloc de traitement électronique adapté pour être embarqué dans une mission, dans un engin mobile adapté pour mettre en œuvre, sur une ou plusieurs liaisons sans fil, des télécommunications avec au moins une plateforme d’un ensemble de plateformes, ledit bloc de traitement électronique comprenant un ensemble de fonction(s) de traitement, un prédicteur électronique des gabarits d’échanges et un prédicteur électronique de connectivité ; dans lequel : le prédicteur de connectivité est adapté pour, lors d’instants successifs de la mission, prédire l’état futur des liaisons sans fil au moins un horizon temporel prédéfini, en fonction d’au moins l’état courant des liaisons sans fil et d’un ou plusieurs paramètres de conditions de mission parmi des données météo, la position courante de l’engin mobile, l’attitude courante de l’engin mobile, la trajectoire suivie, la vitesse de l’engin mobile, le relief, le cap, les positions amies, les menaces ennemies, l’environnement électromagnétique ; [0007] According to another aspect, the invention describes an electronic processing block adapted to be embarked on a mission, in a mobile vehicle adapted to implement, on one or more wireless links, telecommunications with at least one platform a set of platforms, said electronic processing block comprising a set of processing function(s), an electronic exchange template predictor and an electronic connectivity predictor; in which: the connectivity predictor is adapted to, during successive moments of the mission, predict the future state of the wireless links at least a predefined time horizon, based on at least the current state of the wireless links and one or more mission condition parameters from weather data, the current position of the mobile device, the current attitude of the mobile device, the trajectory followed, the speed of the mobile device, the relief, heading, friendly positions, enemy threats, electromagnetic environment;
- le prédicteur des gabarits d’échanges est adapté pour, lors des instants successifs de la mission, en fonction d’au moins le profil de ladite mission et/ou en fonction d’une estimation des besoins d’échanges futurs sur ledit horizon temporel indiquant au moins un volume de données à échanger par l’ensemble des fonctions de traitement via des liaisons sans fil et en fonction de ladite prédiction de l’état futur des liaisons sans fil, prédire un mode de fonctionnement d’au moins une fonction de l’ensemble de fonction(s) de traitement parmi plusieurs modes de fonctionnement de ladite fonction associés à des gabarits d’échanges distincts ; - the predictor of the exchange templates is adapted for, during successive moments of the mission, according to at least the profile of said mission and/or according to an estimate of future exchange needs over said time horizon indicating at least one volume of data to be exchanged by all the processing functions via wireless links and depending on said prediction of the future state of the wireless links, predicting an operating mode of at least one processing function the set of processing function(s) among several operating modes of said function associated with distinct exchange templates;
- le bloc de traitement étant adapté pour, suite à ladite prédiction, quand ledit mode de fonctionnement prédit de la fonction est différent d’un mode de fonctionnement de la fonction actuellement en œuvre, déclencher un basculement d’au moins ladite fonction vers ledit mode de fonctionnement prédit. - the processing block being adapted to, following said prediction, when said predicted operating mode of the function is different from an operating mode of the function currently implemented, trigger a switch of at least said function to said mode predicted operation.
[0008] Dans des modes de réalisation, un tel bloc de traitement comprendra en outre l’une au moins des caractéristiques suivantes : - Il est adapté pour, en fonction d’au moins la prédiction de l’état futur des liaisons sans fil, effectuer au moins une action parmi : l'adaptation de la trajectoire de l’engin mobile (30) ou d’une plateforme (70, 80) pour maintenir une liaison sans fil existante ou créer une nouvelle liaison sans fil ; la re-direction de flux au sein desdites liaisons sans fil ; l’adaptation des caractéristiques desdites liaisons ; [0008] In embodiments, such a processing block will also include at least one of the following characteristics: - It is adapted for, depending on at least the prediction of the future state of the wireless links, to perform at least one action among: adapting the trajectory of the mobile machine (30) or a platform (70, 80) to maintain an existing wireless link or create a new wireless link; re-direction of flows within said wireless links; adapting the characteristics of said connections;
- l’engin mobile (30) est un aéronef et la mission est une mission aérienne qui comporte plusieurs phases parmi au moins une phase de décollage, une phase de transit, une phase de théâtre d’opération et une phase d’atterrissage et la prédiction de l’état futur des liaisons sans fil par le prédicteur de connectivité (22) et la prédiction des gabarits d’échanges futurs par le prédicteur des gabarits d’échanges (21 ) sont chacune fonction de la phase courante de la mission. - the mobile machine (30) is an aircraft and the mission is an aerial mission which comprises several phases among at least one take-off phase, a transit phase, a theater of operation phase and a landing phase and the prediction of the future state of the wireless links by the connectivity predictor (22) and the prediction of future exchange templates by the exchange template predictor (21) are each a function of the current phase of the mission.
Brève description des figures : Brief description of the figures:
[0009] L’invention sera mieux comprise et d’autres caractéristiques, détails et avantages apparaîtront mieux à la lecture de la description qui suit, donnée à titre non limitatif, et grâce aux figures annexées, données à titre d’exemple. [0009] The invention will be better understood and other characteristics, details and advantages will appear better on reading the description which follows, given on a non-limiting basis, and thanks to the appended figures, given by way of example.
[0010] [Fig. 1] La figure 1 est une illustration d’un système de traitement de missions aériennes 1 implémentant un mode de réalisation de l’invention ; [0010] [Fig. 1] Figure 1 is an illustration of an air mission processing system 1 implementing an embodiment of the invention;
[001 1] [Fig. 2] La figure 2 représente les étapes d’un procédé de traitement de missions aériennes 1 implémentant un mode de réalisation de l’invention. [001 1] [Fig. 2] Figure 2 represents the steps of an aerial mission processing method 1 implementing an embodiment of the invention.
[0012] Des références identiques peuvent être utilisées dans des figures différentes lorsqu’elles désignent des éléments identiques ou comparables. [0012] Identical references can be used in different figures when they designate identical or comparable elements.
Description détaillée : Detailed description :
[0013] Un système de traitement de missions aériennes 1 est représenté en figure 1 intégrant un mode de réalisation de l’invention. [0014] Le système de traitement de missions aériennes 1 comprend, dans le cas représenté, une plateforme de configuration 10, une flotte d’engins mobiles dotés de moyens de transmission sans fil (par exemple avions chasseurs, avions de reconnaissance, avions de ravitaillement), notamment dans l’exemple considéré, des aéronefs dont un avion 30, un avion 80 et un engin roulant 70. [0013] An air mission processing system 1 is shown in Figure 1 integrating an embodiment of the invention. [0014] The air mission processing system 1 comprises, in the case shown, a configuration platform 10, a fleet of mobile machines equipped with wireless transmission means (for example fighter planes, reconnaissance planes, refueling planes ), in particular in the example considered, aircraft including an airplane 30, an airplane 80 and a rolling machine 70.
[0015] Les missions aériennes, sont mises en œuvre par le système de traitement de missions aériennes 1 , dans un mode de réalisation décrit ensuite en référence à la figure 2 en référence à une mission aérienne impliquant plusieurs avions, notamment l’avion 30 seul représenté en figure 1 . [0015] The aerial missions are implemented by the aerial mission processing system 1, in an embodiment subsequently described with reference to Figure 2 with reference to an aerial mission involving several aircraft, in particular the aircraft 30 alone shown in figure 1.
[0016] La plateforme de configuration 10 comprend un serveur 11 et une base de données 12. The configuration platform 10 includes a server 11 and a database 12.
[0017] Le serveur 11 comprend un module électronique de configuration 13. The server 11 includes an electronic configuration module 13.
[0018] La base de données 12 comporte un ensemble de jeux de paramètres de configuration de prédicteur de gabarits d’échanges et un ensemble de jeux de paramètres de configuration de prédicteur d’état de connectivité. The database 12 includes a set of sets of exchange template predictor configuration parameters and a set of sets of connectivity state predictor configuration parameters.
[0019] L’avion 30 comporte un bloc de traitement 20. The aircraft 30 includes a processing block 20.
[0020] Le bloc de traitement 20 de l’avion 30 comporte un bloc électronique prédicteur de gabarits d’échanges 21 , un bloc électronique prédicteur d’état de connectivité 22, un bloc de contrôle 23, un bloc de capteurs 24, un bloc de calcul de trajectoire 25 et un bloc de télécommunication sans fil 26. [0020] The processing block 20 of the aircraft 30 comprises an electronic block predicting exchange templates 21, an electronic block predicting connectivity state 22, a control block 23, a block of sensors 24, a block trajectory calculation 25 and a wireless telecommunications block 26.
[0021] Le bloc de télécommunication sans fil 26 comprend une pluralité de sous- blocs de télécommunication sans fil, par exemple : The wireless telecommunications block 26 comprises a plurality of wireless telecommunications sub-blocks, for example:
- un ensemble de sous-bloc(s) de télécommunication sans fil adapté chacun pour, en phase de réalisation de mission, établir une liaison de télécommunication sans fil (par exemple de type VHF, UHF, satellite) avec une plateforme distante, par exemple comme détaillé plus tard, une liaison 51 avec l’engin roulant 70, une liaison 52 avec l’avion 80. - a set of wireless telecommunications sub-block(s) each adapted to, in the mission execution phase, establish a wireless telecommunications link (for example of the VHF, UHF, satellite type) with a remote platform, for example as detailed later, a connection 51 with the rolling machine 70, a connection 52 with the aircraft 80.
[0022] Les liaisons de télécommunication sans fil mises en œuvre par le bloc de télécommunication sans fil 26 sont contraintes : la capacité de télécommunication y est limitée (comparée aux réseaux à fibre optique gigabits) et peu stable : les liaisons de télécommunication dans le cadre de missions aériennes sont fréquemment déployées localement et ponctuellement sur un terrain d’intervention sanitaire ou militaire (une zone de catastrophe, géologique ou autre, une zone de conflit etc.) ; ces liaisons de transmission y sont fréquemment rompues sans préavis (par exemple par brouillage intentionnel ou non), certaines sont très limitées en termes de bande passante ou connaissent des occurrences, bien plus fréquentes que dans les réseaux grands publics classiques, de variations de bande passante ou de latence. [0022] The wireless telecommunications links implemented by the wireless telecommunications block 26 are constrained: the telecommunications capacity is limited (compared to gigabit optical fiber networks) and not very stable: the telecommunications links in the framework air missions are frequently deployed locally and occasionally in a medical or military intervention area (a geological or other disaster zone, a conflict zone, etc.); these transmission links are frequently broken without notice (for example by intentional or unintentional jamming), some are very limited in terms of bandwidth or experience occurrences, much more frequent than in traditional consumer networks, of bandwidth variations or latency.
[0023] Chacun ou certains au moins d’un ou plusieurs blocs parmi les blocs de contrôle 23, de capteurs 24, de calcul de trajectoire 25 mettent en œuvre par exemple une ou plusieurs fonctions, notamment des applications logicielles, qui s’exécutent pendant la réalisation d’une mission aérienne, et qui, lors de cette exécution, émettent et/ou reçoivent des données (de mesure, d’analyse, de commande, d’alerte, d’observations ...) via une ou des liaisons de télécommunication sans fil établies par le bloc de télécommunication sans fil 26. [0023] Each or some of at least one or more blocks among the control blocks 23, sensors 24, trajectory calculation blocks 25 implement for example one or more functions, in particular software applications, which execute during carrying out an air mission, and which, during this execution, transmit and/or receive data (measurement, analysis, command, alert, observations, etc.) via one or more links wireless telecommunications established by the wireless telecommunications block 26.
[0024] Par exemple, une application logicielle d’un capteur vidéo du bloc 24 capture des images et les transmet à distance, etc. [0024] For example, a software application of a video sensor of block 24 captures images and transmits them remotely, etc.
[0025] Certains de ces blocs, et/ou certaines des fonctions des blocs sont en outre adapté(e)s pour opérer sélectivement selon un mode de fonctionnement sélectionné parmi plusieurs de leurs modes de fonctionnement, par exemple mode nominal, mode dégradé 1 , ..., mode dégradé n (n>1) associés respectivement à des caractéristiques distinctes, de volumes de données émis et/ou de durée de vie de l’information (qui conditionnera la latence maximale que le réseau devra respecter entre la source et le destinataire) et/ou la gigue tolérée, le taux d’erreur supporté, la souveraineté de ces données, le niveau de protection associé à l’émission des données, etc. (en fait, tout ce qui aura une incidence sur les conditions du transport peut être pris en compte). Chaque mode de fonctionnement est ainsi associé à un gabarit de transport correspondant, qui traduit les caractéristiques du mode de fonctionnement en caractéristiques de transport par le réseau. [0025] Some of these blocks, and/or some of the functions of the blocks are further adapted to operate selectively according to an operating mode selected from several of their operating modes, for example nominal mode, degraded mode 1, ..., degraded mode n (n>1) associated respectively with distinct characteristics, volumes of data transmitted and/or lifespan of the information (which will condition the maximum latency that the network must respect between the source and the recipient) and/or the tolerated jitter, the error rate supported, the sovereignty of this data, the level of protection associated with the transmission of the data, etc. (in fact, anything that will affect the conditions of transport can be taken into account). Each operating mode is thus associated with a corresponding transport template, which translates the characteristics of the operating mode into transport characteristics by the network.
[0026] Des modes distincts de fonctionnement d’une fonction d’un bloc se distinguent par exemple par le format des données de transmission considérées (notamment mode de compression, de codage) délivrées par la fonction, par le protocole de transmission utilisée par la fonction, par la précision du traitement opéré par la fonction (exemple : résolution des images transmises), par un niveau de filtrage jouant sur la complétude des données transmises etc., qui ont pour conséquence des caractéristiques distinctes quant à la transmission : certaines données moins pertinentes peuvent par exemple ne pas être transmises si les ressources venaient à manquer, correspondant par exemple à un rétrécissement du champ d’observation), ou une sélectivité adaptable de l’information transmise (certaines informations pourraient être supprimées pour des raisons de priorité ou de niveau de sécurité par exemple). [0026] Distinct modes of operation of a function of a block are distinguished for example by the format of the transmission data considered (in particular compression and coding mode) delivered by the function, by the transmission protocol used by the function, by the precision of the processing carried out by the function (example: resolution of transmitted images), by a level of filtering playing on the completeness of the data transmitted etc., which result in distinct characteristics regarding the transmission: certain less relevant data may for example not be transmitted if resources were to be lacking, corresponding for example to a narrowing of the field of observation), or an adaptable selectivity of the information transmitted (certain information could be deleted for reasons of priority or security level for example).
[0027] La plateforme de configuration 10 est adaptée pour déterminer les paramètres de configuration des blocs prédicteur d’état de connectivité 22 et prédicteur d’échanges 21 , lors de la préparation de la mission, de la manière décrite ci-après en référence à la figure 2. The configuration platform 10 is adapted to determine the configuration parameters of the connectivity state predictor 22 and exchange predictor 21 blocks, during the preparation of the mission, in the manner described below with reference to Figure 2.
[0028] Le bloc prédicteur d’état de connectivité 22, appelé ci-après prédicteur de connectivité 22, est adapté, pour, une fois configuré comme décrit plus loin, prédire, lors de la réalisation de la mission, les changements d’états de connectivité des liaisons établies par le bloc de télécommunication sans fil 26, tels que rupture d’une liaison de télécommunication sans fil mise en œuvre dans la mission en cours de réalisation, réduction de la bande passante en-dessous d’un seuil prédéfini, ou augmentation du taux d’erreur au-dessus d’un seuil prédéfini, i.e. avant que ces changements d’états ne surviennent. [0028] The connectivity state predictor block 22, hereinafter called connectivity predictor 22, is adapted to, once configured as described below, predict, when carrying out the mission, changes of state connectivity of the links established by the wireless telecommunications block 26, such as breakdown of a wireless telecommunications link implemented in the mission being carried out, reduction of the bandwidth below a predefined threshold, or increase in the error rate above a predefined threshold, i.e. before these changes of state occur.
[0029] Dans le mode de réalisation considéré, le prédicteur d’état de connectivité 22 comprend un réseau de neurones qui effectue la prédiction en fonction de données d’entrée courantes fournies au prédicteur d’état de connectivité 22. [0029] In the embodiment considered, the connectivity state predictor 22 comprises a neural network which performs the prediction based on current input data supplied to the connectivity state predictor 22.
[0030] Le bloc prédicteur des gabarits d’échanges 21 , une fois configuré comme décrit plus loin, est adapté, lors de la réalisation de la mission, pour en fonction de données d’entrées comprenant notamment un état de connectivité prédit par le prédicteur d’état de connectivité 22, déduire, de cet état de connectivité prédit mis en rapport des besoins d’échanges des blocs 24 et 25 du bloc de traitement 20 (indiqués par exemple par le profil de mission et/ou la phase de mission), des modes de fonctionnement des (fonctions des) blocs de capteurs 24 et/ou calcul de trajectoire 25 (associés à des gabarits d’échanges respectifs), à appliquer en anticipation d’un changement à venir, puis en déduire une ou des commandes correspondantes destinées à ce ou ces blocs de capteurs 24, de calcul de trajectoire 25 pour adapter le cas échéant leurs modes opératoires de manière à adapter leurs flux émis et/ou reçus, par exemple pendant au moins un temps prédéterminé : le bloc prédicteur des gabarits d’échanges 21 prédit ainsi les besoins d’échanges du bloc 24 et du bloc 25 pour anticiper le mode de fonctionnement à appliquer et ainsi adapter les flux émis aux conditions de transport constatées ou prédites. [0030] The exchange template predictor block 21, once configured as described below, is adapted, when carrying out the mission, to depending on input data including in particular a state of connectivity predicted by the predictor of connectivity state 22, deduce, from this predicted connectivity state related to the exchange needs of blocks 24 and 25 of the processing block 20 (indicated for example by the mission profile and/or the mission phase) , operating modes of the (functions of) sensor blocks 24 and/or trajectory calculation 25 (associated with respective exchange templates), to be applied in anticipation of a future change, then deduce one or more commands corresponding ones intended for this or these sensor blocks 24, for trajectory calculation 25 to adapt, if necessary, their operating modes so as to adapt their transmitted and/or received flows, for example for at least a predetermined time: the exchange template predictor block 21 thus predicts the exchange needs of the block 24 and of block 25 to anticipate the operating mode to be applied and thus adapt the flows emitted to the transport conditions observed or predicted.
[0031] Pour chaque fonction ont été définis un ou plusieurs modes de fonctionnement, comme indiqué plus haut. Un mode de fonctionnement regroupe un ensemble de caractéristiques permettant de quantifier et de qualifier les flux de données que l’application génère. Un mode de fonctionnement est donc propre à une application. [0031] For each function one or more operating modes have been defined, as indicated above. An operating mode brings together a set of characteristics making it possible to quantify and qualify the data flows that the application generates. An operating mode is therefore specific to an application.
[0032] A un instant donné, pour chaque application, un et un seul mode de fonctionnement est actif. [0032] At a given time, for each application, one and only one operating mode is active.
[0033] Un gabarit d’échanges (dit aussi gabarit de transport) est le pendant d’un mode de fonctionnement, du point de vue du réseau de télécommunications et traduit la façon pour le réseau de prendre en compte ce mode de fonctionnement. Il exprime le point de vue du contenant, quand le mode de fonctionnement exprime le point de vue du contenu. Par exemple, une donnée générée aura une durée de vie (point de vue du contenu) et pour que la donnée soit encore pertinente à réception, son transport par le réseau devra être effectué avec une latence maximale (point de vue du contenant). A chaque mode de fonctionnement de l’application est associé un et un seul gabarit d’échanges réseau. [0033] An exchange template (also called a transport template) is the counterpart of a mode of operation, from the point of view of the telecommunications network and reflects the way for the network to take this mode of operation into account. It expresses the point of view of the container, when the mode of operation expresses the point of view of the content. For example, generated data will have a lifetime (content point of view) and for the data to still be relevant upon receipt, its transport through the network must be carried out with maximum latency (container point of view). Each operating mode of the application is associated with one and only one network exchange template.
[0034] Les caractéristiques d’un mode de fonctionnement sont utilisées pour définir les caractéristiques du gabarit correspondant, via une traduction. Ensuite, à partir des conditions de transport observées, le réseau détermine, pour chaque flux de données, le gabarit à appliquer parmi ceux qui ont été prédéfinis. La connaissance du gabarit permet alors d’identifier le mode de fonctionnement auquel il est associé. Le réseau sait ainsi restituer à la fonction le mode de fonctionnement qu’elle doit mettre en œuvre pour un fonctionnement optimal eu égard aux conditions de transport du moment. [0034] The characteristics of an operating mode are used to define the characteristics of the corresponding template, via a translation. Then, based on the observed transport conditions, the network determines, for each data flow, the template to apply among those that have been predefined. Knowledge of the template then makes it possible to identify the operating mode with which it is associated. The network thus knows how to restore to the function the mode of operation that it must implement for optimal operation given the transport conditions of the moment.
[0035] Le prédicteur de gabarits d’échanges permet de déterminer les gabarits qu’il serait pertinent de respecter compte tenu des événements réseau qui sont anticipés, et par transitivité les modes de fonctionnement à mettre en œuvre par les fonctions. [0036] Dans le mode de réalisation considéré, le prédicteur des gabarits d’échanges 21 comprend un réseau de neurones qui détermine la prédiction en fonction des données d’entrée courantes fournies au prédicteur des gabarits d’échanges 21 . [0035] The exchange template predictor makes it possible to determine the templates that it would be relevant to respect given the network events that are anticipated, and by transitivity the operating modes to be implemented by the functions. [0036] In the embodiment considered, the exchange template predictor 21 comprises a neural network which determines the prediction based on the current input data supplied to the exchange template predictor 21.
[0037] La figure 2 représente un procédé 100 de planification de mission et de configuration adaptative des télécommunications mises en œuvre dans la mission aérienne dans un mode de réalisation de l’invention. [0037] Figure 2 represents a method 100 for mission planning and adaptive configuration of telecommunications implemented in the air mission in one embodiment of the invention.
[0038] Le procédé 100 comporte 3 phases : une phase de préparation des communications de la mission 200 qui a lieu avant la mission, une phase d’exécution de mission 300 qui a lieu pendant la mission et une phase de restitution de mission 400 qui a lieu après la mission. f00391 Phase de préparation de mission The method 100 comprises 3 phases: a mission communications preparation phase 200 which takes place before the mission, a mission execution phase 300 which takes place during the mission and a mission restitution phase 400 which takes place after the mission. f00391 Mission preparation phase
[0040] Au cours de la phase 200 de préparation des communications de la mission, qui a donc lieu avant la mission, le module 13 de configuration dans le serveur 10 reçoit en entrée le profil de mission. [0040] During the mission communications preparation phase 200, which therefore takes place before the mission, the configuration module 13 in the server 10 receives the mission profile as input.
[0041] Le profil de mission indique notamment les éléments suivants, ou au moins certains d’entre eux : [0041] The mission profile indicates in particular the following elements, or at least some of them:
- le plan de vol/la trajectoire planifiée de chacun des avions/véhicules impliqués dans la mission, dont l’avion 30 ; - the flight plan/planned trajectory of each of the aircraft/vehicles involved in the mission, including aircraft 30;
- le type de mission : observation, interception, surveillance, combat, besoin de discrétion, ... ; - the type of mission: observation, interception, surveillance, combat, need for discretion, etc.;
- les différentes phases de mission, leur durée, leurs localisations ... ; - the different mission phases, their duration, their locations, etc.;
- les besoins d’échanges entre les différents avions/véhicules, et ce dans le cas considéré, en fonction des phases respectives de la mission ; ces échanges (télécommunications sans fil) seront mis en œuvre via des fonctions, y compris des applications logicielles, s’exécutant dans le module de traitement 20 de l’avion 30 lors de phase(s) respective(s) de la mission ; - the needs for exchanges between the different planes/vehicles, in the case considered, depending on the respective phases of the mission; these exchanges (wireless telecommunications) will be implemented via functions, including software applications, running in the processing module 20 of the aircraft 30 during respective phase(s) of the mission;
- identification des interlocuteurs (avions/véhicules) impliqués dans lesdits échanges ; la date de début et la date de fin de la mission ; - identification of the interlocutors (planes/vehicles) involved in said exchanges; the start date and end date of the mission;
- le mode d’activation des communications, i.e. à la demande d’un opérateur ou par défaut au démarrage de la mission ; - the mode of activation of communications, i.e. at the request of an operator or by default at the start of the mission;
- la priorité de chacun des besoins d’échanges ; - the priority of each exchange need;
[0042] Typiquement, les phases de mission comportent successivement une phase de décollage, une phase de transit (pour rejoindre une zone cible, la zone dite de théâtre), une phase de théâtre (au niveau de la zone de théâtre, qui peut elle-même comprendre une ou plusieurs phases associées chacune à une action telles qu’observation de la zone de théâtre et/ou interception et/ou combat etc.), une phase de transit et une phase d’atterrissage. [0042] Typically, the mission phases successively comprise a take-off phase, a transit phase (to reach a target zone, the so-called theater zone), a theater phase (at the level of the theater zone, which can be -even include one or more phases each associated with an action such as observation of the theater zone and/or interception and/or combat etc.), a transit phase and a landing phase.
[0043] A chaque phase de cette mission, selon le profil de mission, sont ainsi associées des fonctions spécifiques s’exécutant alors dans les blocs du bloc de traitement 20 de l’avion 30 (calcul de trajectoire, capteurs) et générant alors des échanges de données (en réception et/ou en transmission) avec des interlocuteurs, parmi lesquels par exemple l’avion 80 et/ou le véhicule 70. [0043] With each phase of this mission, depending on the mission profile, specific functions are thus associated, then executing in the blocks of the processing block 20 of the aircraft 30 (trajectory calculation, sensors) and then generating data exchanges (in reception and/or transmission) with interlocutors, including for example the plane 80 and/or the vehicle 70.
[0044] Les besoins d’échanges et la connectivité sont bien entendu dépendants du profil de mission. [0044] Exchange needs and connectivity are of course dependent on the mission profile.
[0045] Le module de configuration 13 du serveur 10, s’exécutant dans le serveur 11 sélectionne, dans l’étape 200, en fonction du profil de mission reçu, un jeu de paramètres de configuration du prédicteur de gabarits d’échanges parmi l’ensemble de jeux de paramètres de configuration de prédicteurs de gabarits stockés dans la base de données 12 et sélectionne un jeu de paramètres de configuration du prédicteur de connectivité parmi l’ensemble de jeux de paramètres de configuration de prédicteurs de connectivité stockés dans la base de données 12 (par exemple, les jeux de paramètres sont associés chacun à un profil type de mission et les règles de sélection comporte l’identification (éventuellement par phase de mission) du profil type le plus « proche >> du profil de mission reçu en entrée, selon un critère de proximité par exemple issu de la comparaison entre chaque (ou au moins certains) des éléments du profil de la mission reçu en entrée et de l’élément correspondant des profils types. [0046] Dans le cas considéré, le module de configuration 13 délivre les jeux de paramètres de configuration des prédicteurs sélectionnés. Les paramètres de configuration de chaque prédicteur comportent, dans le mode de réalisation considéré, des valeurs respectives des poids et biais pour le réseau de neurones du prédicteur. [0045] The configuration module 13 of the server 10, running in the server 11, selects, in step 200, based on the mission profile received, a set of configuration parameters of the exchange template predictor from among the 'set of sets of configuration parameters of template predictors stored in the database 12 and selects a set of configuration parameters of the connectivity predictor from the set of sets of configuration parameters of connectivity predictors stored in the database data 12 (for example, the sets of parameters are each associated with a typical mission profile and the selection rules include the identification (possibly by mission phase) of the typical profile that is “closest” to the mission profile received in input, according to a proximity criterion for example resulting from the comparison between each (or at least some) of the elements of the mission profile received as input and the corresponding element of the standard profiles. [0046] In the case considered, the configuration module 13 delivers the sets of configuration parameters of the selected predictors. The configuration parameters of each predictor include, in the embodiment considered, respective values of the weights and biases for the neural network of the predictor.
[0047] Dans le mode de réalisation considéré, le jeu de paramètres de configuration comporte un sous-jeu spécifique de paramètres de configuration par phase de mission comprise dans la mission pour le prédicteur de gabarits d’échanges et/ou le prédicteur de connectivité. L’usage du réseau est ainsi segmenté en fonction de la phase de mission, avec pour chaque phase, prise en compte de conditions, mesurables, susceptibles d’influencer les transmissions prochaines de chaque plateforme : modèles de terrain, météo, menaces ennemies, environnement électromagnétique avec des perturbations, etc. [0047] In the embodiment considered, the set of configuration parameters includes a specific subset of configuration parameters per mission phase included in the mission for the exchange template predictor and/or the connectivity predictor. The use of the network is thus segmented according to the mission phase, with for each phase taking into account measurable conditions likely to influence the upcoming transmissions of each platform: terrain models, weather, enemy threats, environment electromagnetic with disturbances, etc.
[0048] Le module de configuration 13 du serveur 10 détermine en outre les paramètres de configuration des liaisons de transmission sans fil utilisées lors de la mission : affectation des fréquences pour les liaisons radio impliquées. Il détermine en outre les paramètres de configuration du réseau sous-tendu par les liaisons de transmission (règles de routage, politiques de QoS, associations de sécurité, règles de filtrage, ...) ainsi que les paramètres de configuration des services de communication à mettre en œuvre pour assurer les besoins d’échanges (noms des services, modes de fonctionnement, règles d’identification des échanges, ...). Il détermine par exemple en outre un ou des éléments parmi : les clés secrètes TRANSEC et COMSEC, les adresses à utiliser (MAC et réseau), les paramètres de mise en œuvre des formes d’onde, les lois de saut fréquentiel le cas échéant, ... The configuration module 13 of the server 10 further determines the configuration parameters of the wireless transmission links used during the mission: allocation of frequencies for the radio links involved. It also determines the configuration parameters of the network supported by the transmission links (routing rules, QoS policies, security associations, filtering rules, etc.) as well as the configuration parameters of the communication services to be implemented to ensure exchange needs (service names, operating modes, exchange identification rules, etc.). For example, it also determines one or more elements among: the TRANSEC and COMSEC secret keys, the addresses to use (MAC and network), the parameters for implementing the waveforms, the frequency jump laws if applicable, ...
[0049] Dans un mode de réalisation, ces paramètres de configuration des liaisons sans fil sont délivrés eux-mêmes par un prédicteur de configuration des liaisons comportant un réseau de neurones recevant en entrée le profil de mission. Ce prédicteur dans une phase d’apprentissage exploitant la base d’apprentissage comportant les données de connectivité, les conditions de mission et les échanges réalisés aura appris à identifier les paramètres de configuration des modes de transmission pertinents pour la mission. [0050] A l’issue de cette phase de préparation 200 pour la mission à venir, chacun des prédicteurs des gabarits d’échanges 21 et de connectivité 22 est configuré avec le jeu de paramètres respectif sélectionné. [0049] In one embodiment, these wireless link configuration parameters are themselves delivered by a link configuration predictor comprising a neural network receiving the mission profile as input. This predictor in a learning phase exploiting the learning base comprising the connectivity data, the mission conditions and the exchanges carried out will have learned to identify the configuration parameters of the transmission modes relevant to the mission. [0050] At the end of this preparation phase 200 for the upcoming mission, each of the predictors of the exchange templates 21 and connectivity 22 is configured with the respective set of parameters selected.
[0051] Il s’agit donc d’anticiper le type d’échanges nécessaires (priorité, volumétrie, typologie des échanges, etc.) par phase de mission ainsi que l’état de connectivité, au sens des conditions de transport bout-en-bout). [0051] It is therefore a question of anticipating the type of exchanges necessary (priority, volume, typology of exchanges, etc.) by mission phase as well as the state of connectivity, in the sense of end-to-end transport conditions. -end).
[0052]Apprentissage initial [0052]Initial learning
[0053] Une phase d’apprentissage initiale, antérieure à l’étape 200, a permis d’obtenir les ensembles de jeux de paramètres de configuration de prédicteur de gabarits d’échanges et les ensembles de jeux de paramètres de configuration de prédicteur de connectivité. [0053] An initial learning phase, prior to step 200, made it possible to obtain the sets of sets of exchange template predictor configuration parameters and the sets of sets of connectivity predictor configuration parameters .
[0054] Elle est décrite ci-dessous. [0054] It is described below.
[0055] Des profils types de mission aérienne ont été définis. Pour chaque profil type de mission aérienne, de multiples missions de ce type ont été réalisées, en déploiement réel ou par simulations ; et les données de connectivité, les données d’échanges et les conditions de mission ont été collectées formant une base de données d’apprentissage, dite ci-dessous base d’apprentissage. [0055] Typical air mission profiles have been defined. For each typical air mission profile, multiple missions of this type have been carried out, in real deployment or by simulations; and connectivity data, exchange data and mission conditions were collected forming a learning database, referred to below as the learning database.
[0056] Apprentissage initial du réseau de neurones pour obtenir le prédicteur de connectivité 22. [0056] Initial training of the neural network to obtain the connectivity predictor 22.
[0057] Un apprentissage du réseau de neurones destiné au prédicteur de connectivité 22 est effectué pour chaque type de profil de mission. [0057] Training of the neural network intended for the connectivity predictor 22 is carried out for each type of mission profile.
[0058] Les données d’entrée du réseau de neurones destiné au prédicteur de connectivité 22, extraits de la base d’apprentissage, pour une mission donnée, comportent : [0058] The input data of the neural network intended for the connectivity predictor 22, extracted from the learning base, for a given mission, include:
- des valeurs relatives à la connectivité constatée ou calculée considérée à chaque instant 0i (d’une pluralité d’instants successivement considérés) et issues de mesures (et éventuellement antérieures à Si, à l’intérieur d’une fenêtre temporelle F0i de durée A0 se terminant à 0i ; par exemple A0 compris entre quelques dizaines de ms et quelques centaines de ms ou quelques secondes) ; ces mesures relatives à la connectivité indiquent typiquement pour chaque liaison de télécommunication sans fil impliquée dans la mission la valeur d’une ou de plusieurs de ses caractéristiques de transmission : bande passante, taux d’erreur, latence, gigue ; et au-delà des mesures effectuées pour chaque liaison de transmission, les conditions de transport bout-en-bout sont également fournies en entrée du réseau de neurones, i.e. le nœud local vers tous les nœuds du réseau, incluant l’identification des nœuds non atteignables ; il s’agit également de fournir les niveaux d’engorgement des files d’attente du réseau et le nombre de paquets perdus par débordement de files d’attente ; - values relating to the connectivity observed or calculated considered at each instant 0i (of a plurality of instants successively considered) and resulting from measurements (and possibly prior to Si, within a time window F0i of duration A0 ending at 0i; for example A0 included between a few tens of ms and a few hundred ms or a few seconds); these measurements relating to connectivity typically indicate for each wireless telecommunications link involved in the mission the value of one or more of its transmission characteristics: bandwidth, error rate, latency, jitter; and beyond the measurements carried out for each transmission link, the end-to-end transport conditions are also provided as input to the neural network, ie the local node to all nodes in the network, including the identification of non-local nodes. attainable; it also involves providing network queue congestion levels and the number of packets lost by queue overflow;
- la phase de mission courante à l’instant Si ; et - the current mission phase at the moment Si; And
- des indications de conditions de mission à l’instant Si (et éventuellement antérieures à Si, à l’intérieur de la fenêtre temporelle FSi) ; par exemple ces indications de mission indiquent au moins certaines des données parmi des données météo, position et attitude courantes de l’avion, trajectoire suivie (virage, montée, descente), vitesse de l’avion, accélération, relief (modèle de terrain), cap, positions amies et menaces ennemies, environnement électromagnétique dont brouillage .... On notera que ces indications peuvent comprendre des indications relatives à l’instant courant ou échantillonnées pour la fenêtre F0i. - indications of mission conditions at time Si (and possibly prior to Si, within the time window FSi); for example, these mission indications indicate at least some of the data among weather data, current position and attitude of the aircraft, trajectory followed (turn, climb, descent), speed of the aircraft, acceleration, relief (terrain model) , heading, friendly positions and enemy threats, electromagnetic environment including jamming, etc. It should be noted that these indications may include indications relating to the current instant or sampled for the window F0i.
[0059] L’apprentissage permet d’ajuster successivement la valeur des poids et biais dans le réseau de neurones destiné au prédicteur 22, pour un nombre donné de couches de neurones et un nombre donné de neurones dans chaque couche, jusqu’à ce que l’erreur entre le résultat sorti par le réseau de neurones et l’état de connectivité, tel qu’indiqué dans la base d’apprentissage, qui a réellement succédé à un instant quelconque ti dans une fenêtre temporelle de durée non nulle AT débutant à ti soit inférieure à un seuil prédéfini. Par exemple la prédiction porte sur plusieurs dizaines de secondes (exemple sur k secondes, avec k compris entre 10 et 90), voire sur quelques minutes (par exemple k’ minutes, avec k’ compris entre 1 et 10). [0059] Learning makes it possible to successively adjust the value of the weights and biases in the neural network intended for the predictor 22, for a given number of layers of neurons and a given number of neurons in each layer, until the error between the result output by the neural network and the state of connectivity, as indicated in the learning base, which actually followed any instant ti in a time window of non-zero duration AT starting at ti is less than a predefined threshold. For example, the prediction concerns several tens of seconds (for example over k seconds, with k between 10 and 90), or even over a few minutes (for example k’ minutes, with k’ between 1 and 10).
[0060] Typiquement, les états de connectivité prédits indiquent par exemple pour chaque liaison de télécommunication sans fil impliquée dans la mission la valeur (ou indique sélectivement une sous-plage de valeurs dans laquelle se trouve cette valeur, au sein d’une plage de valeurs comprenant plusieurs sous-plages) d’une ou de plusieurs de ses caractéristiques de transmission : bande passante, taux d’erreur, latence, gigue. [0060] Typically, the predicted connectivity states indicate, for example, for each wireless telecommunications link involved in the mission the value (or selectively indicates a subrange of values in which this value is located, within a range of values comprising several subranges) of one or more of its transmission characteristics: bandwidth, error rate, latency , jitter.
[0061] Il en résulte un jeu de paramètres (poids et biais appris), associé à chaque profil type de mission, pour configurer le réseau de neurones du prédicteur d’état de connectivité 22. [0061] This results in a set of parameters (weight and learned bias), associated with each mission type profile, to configure the neural network of the connectivity state predictor 22.
[0062] Apprentissage initial du réseau de neurones pour obtenir le prédicteur des gabarits d’échanges 21 [0062] Initial training of the neural network to obtain the predictor of the exchange templates 21
[0063] Similairement dans un mode de réalisation, un apprentissage du réseau de neurones destiné au prédicteur des gabarits d’échanges 21 a été effectué pour chaque type de profil de mission. [0063] Similarly in one embodiment, training of the neural network intended for the exchange template predictor 21 was carried out for each type of mission profile.
[0064] Les données d’entrée du réseau de neurones destiné au prédicteur des gabarits d’échanges 21 , extraits de la base d’apprentissage, pour une mission donnée, comportent, relativement à chaque instant ti d’une pluralité d’instants ti : [0064] The input data of the neural network intended for the exchange template predictor 21, extracted from the learning base, for a given mission, comprise, relative to each instant ti, a plurality of instants ti :
- l’état de connectivité prédit par le prédicteur d’état de connectivité 22 à partir des données d’entrée relatives à l’instant initial ti ; et - the connectivity state predicted by the connectivity state predictor 22 from the input data relating to the initial instant ti; And
- la phase de mission courante à l’instant ti (qui définit la nature et la volumétrie des échanges, i.e. le besoin d’échanges pour le type de mission considérée, pendant la phase considérée) ; - the current mission phase at time ti (which defines the nature and volume of exchanges, i.e. the need for exchanges for the type of mission considered, during the phase considered);
- optionnellement : types et caractéristiques des échanges constatés à l’instant ti (ces éléments pourraient en effet conditionner les futurs besoins d’échanges en cas de variation de l’état de connectivité). - optionally: types and characteristics of exchanges observed at time ti (these elements could in fact condition future exchange needs in the event of a variation in the state of connectivity).
[0065] L’apprentissage permet d’ajuster successivement la valeur des poids et biais dans le réseau de neurones destiné au prédicteur 21 , pour un nombre donné de couches de neurones et un nombre donné de neurones dans chaque couche, jusqu’à ce que l’erreur entre le résultat sorti par le réseau de neurones (i.e. les gabarits prédits des fonctions) et les gabarits d’échanges constatés des fonctions tels qu’indiqués dans la base d’apprentissage, qui ont réellement succédé à un quelconque instant t’i dans une fenêtre temporelle de durée AT’ (par exemple AT’<AT) débutant à t’i (correspondant à la fenêtre temporelle prédéterminée de prédiction du prédicteur 21 ) soit inférieure à un seuil prédéfini. [0065] Learning makes it possible to successively adjust the value of the weights and biases in the neural network intended for the predictor 21, for a given number of layers of neurons and a given number of neurons in each layer, until the error between the result output by the neural network (ie the predicted templates of the functions) and the observed exchange templates of the functions as indicated in the learning base, which actually followed at any instant t' i in a time window of duration AT' (for example AT'<AT) starting at t'i (corresponding to the predetermined time window for predicting the predictor 21) is less than a predefined threshold.
[0066] Les gabarits d’échanges qui ont suivi l’instant ti pendant la durée Fti, sont déduits d’une ou de certaines des informations suivantes présentes, directement ou indirectement, dans la base d’apprentissage car associées au type et à la phase de mission considérés (ou dérivées de ceux-ci), pour la période de durée Fti après l’instant ti : [0066] The exchange templates which followed the instant ti during the duration Fti, are deduced from one or some of the following pieces of information present, directly or indirectly, in the learning base because associated with the type and the mission phase considered (or derived from them), for the duration period Fti after time ti:
- volumétrie des échanges indiquant le volume de données échangées ; - volume of exchanges indicating the volume of data exchanged;
- débit utilisé ; - flow rate used;
- durée des échanges ; - duration of exchanges;
- destinataire(s) (notamment si l’échange est point-à-point ou point-à- multipoint) ; priorité relative des flux typologie des échanges (typiquement s’agit-il de phonie claire, de phonie chiffrée, de messages tactiques, d’images, de vidéo, de transferts de fichiers, d’échanges de base de données ; - recipient(s) (in particular if the exchange is point-to-point or point-to-multipoint); relative priority of flows typology of exchanges (typically clear speech, encrypted speech, tactical messages, images, video, file transfers, database exchanges;
[0067] Le prédicteur des gabarits d’échanges 21 permet d’identifier les règles d’ajustement des gabarits (et donc des modes de fonctionnement) les plus pertinentes qui permettront de minimiser l’impact d’une variation des conditions de transport. [0067] The exchange template predictor 21 makes it possible to identify the most relevant template adjustment rules (and therefore operating modes) which will make it possible to minimize the impact of a variation in transport conditions.
[0068] Il en résulte un jeu de paramètres (poids et biais appris), associé à chaque profil type de mission, pour configurer le réseau de neurones du prédicteur d’échanges 21 . f00691 Phase de réalisation de mission [0068] This results in a set of parameters (weight and learned bias), associated with each mission type profile, to configure the neural network of the exchange predictor 21. f00691 Mission completion phase
[0070] La mission débute, l’avion exécutant successivement les phases de mission, les télécommunications sans fil étant mises en œuvre, par exemple dans le cas présent entre l’avion 30 et la tour de contrôle pendant la phase de décollage au moyen de liaisons sans fil mise en œuvre par le bloc de télécommunication 26 et ultérieurement sur la zone d’intervention, entre l’avion 30 et l’engin roulant 70. Tout au long de la réalisation de la mission, l’ensemble 300 d’étapes, comportant les étapes 301 à 307, est mis en œuvre. [0070] The mission begins, the aircraft successively executing the mission phases, wireless telecommunications being implemented, for example in the present case between the aircraft 30 and the control tower during the take-off phase by means of wireless links implemented by the telecommunications block 26 and subsequently on the intervention zone, between the aircraft 30 and the rolling machine 70. Throughout the completion of the mission, the set 300 of steps, comprising steps 301 to 307, is implemented.
[0071] A chaque instant Ti d’un ensemble d’instants Ti successifs, dans une étape d’évaluation 301 , le bloc de contrôle 23 évalue : les conditions de mission courantes ; comme vu précédemment, elles comportent au moins certaines des données parmi : données météo, position et attitude courantes de l’avion, trajectoire suivie (virage, montée, descente), vitesse de l’avion, accélération, relief (modèle de terrain), cap, positions amies et menaces ennemies, environnement électromagnétique dont brouillage) et [0071] At each instant Ti of a set of successive instants Ti, in an evaluation step 301, the control block 23 evaluates: the current mission conditions; as seen previously, they include at least some of the following data: weather data, current position and attitude of the aircraft, trajectory followed (turn, climb, descent), speed of the aircraft, acceleration, relief (terrain model), heading, friendly positions and enemy threats, electromagnetic environment including jamming) and
- des valeurs relatives à la connectivité considérée à un instant Ti (et éventuellement antérieures à Ti, à l’intérieur d’une fenêtre temporelle Fti de durée At se terminant à Ti ; ces mesures relatives à la connectivité indiquent typiquement pour chaque liaison de télécommunication sans fil impliquée dans la mission la valeur d’une ou de plusieurs de ses caractéristiques de transmission : bande passante, taux d’erreur, latence, gigue. - values relating to the connectivity considered at a time Ti (and possibly prior to Ti, within a time window Fti of duration At ending at Ti; these measurements relating to connectivity typically indicate for each telecommunications link wireless involved in the mission the value of one or more of its transmission characteristics: bandwidth, error rate, latency, jitter.
[0072] Cette évaluation est effectuée en fonction de l’obtention, par le bloc de contrôle 23, de mesures effectuées dans l’avion 30 et le cas échéant effectuées dans les plateformes en liaison avec l’avion 30 et transmises ensuite à ce dernier (la signalisation interne au réseau complète les mesures locales, l’évaluation locale n’est toutefois pas conditionnée à la réception de signalisation réseau et a lieu dans tous les cas avec un niveau de précision variable). [0072] This evaluation is carried out as a function of obtaining, by the control block 23, measurements carried out in the aircraft 30 and where appropriate carried out in the platforms in connection with the aircraft 30 and then transmitted to the latter (internal network signaling complements local measurements, local evaluation is however not conditional on reception of network signaling and takes place in all cases with a variable level of precision).
[0073] Les données indiquant les conditions de mission courantes et les données relatives à la connectivité considérée à un instant Ti évaluées sont transmises au prédicteur d’état de connectivité 22. [0073] The data indicating the current mission conditions and the data relating to the connectivity considered at a time Ti evaluated are transmitted to the connectivity state predictor 22.
[0074] Dans une étape 302 d’anticipation de connectivité, en fonction de ces données transmises et en outre de l’indication de la phase de mission courante qu’il reçoit en entrée, le prédicteur de connectivité 22 détermine l’état de connectivité futur, dans une fenêtre temporelle de durée AT débutant à Ti, des liaisons sans fil impliquées dans la mission : par exemple, l’état de connectivité de la liaison 51 , en phase de théâtre. Comme indiqué précédemment relativement à l’apprentissage, les états de connectivité prédits indiquent par exemple, pour chaque liaison de télécommunication sans fil impliquée dans la mission, la valeur (ou indique sélectivement une sous-plage de valeurs dans laquelle se trouve cette valeur, au sein d’une plage de valeurs comprenant plusieurs sous-plages) d’une ou de plusieurs de ses caractéristiques de transmission : bande passante, taux d’erreur, latence, gigue. [0074] In a connectivity anticipation step 302, based on this transmitted data and furthermore on the indication of the current mission phase that it receives as input, the connectivity predictor 22 determines the connectivity state future, in a time window of duration AT starting at Ti, of the wireless links involved in the mission: for example, the connectivity state of link 51, in the theater phase. As previously indicated in relation to learning, predicted connectivity states indicate for example, for each wireless telecommunications link involved in the mission, the value (or selectively indicates a sub-range of values in which this value is found, within a range of values comprising several sub-ranges -ranges) of one or more of its transmission characteristics: bandwidth, error rate, latency, jitter.
[0075] Dans une étape 303 qui est par exemple parallèle à l’étape 301 l’ensemble des données indiquant, à l’instant Ti, les conditions de mission courantes et les données de connectivité considérée à l’étape 301 ainsi que l’ensemble des données caractérisant les échanges à l’instant Ti (volumétrie des échanges (volume de données échangées, débit utilisé, durée des échanges, ...), priorité relative des flux, typologie des échanges ...), sont stockées par le bloc de contrôle 23 dans une mémoire du module de traitement 20. [0075] In a step 303 which is for example parallel to step 301 all the data indicating, at time Ti, the current mission conditions and the connectivity data considered in step 301 as well as the all of the data characterizing the exchanges at time Ti (volume of exchanges (volume of data exchanged, flow rate used, duration of exchanges, etc.), relative priority of flows, typology of exchanges, etc.), are stored by the control block 23 in a memory of the processing module 20.
[0076] Dans une étape 304, le prédicteur des gabarits d’échanges 21 reçoit en entrée l’indication de phase de mission courante et l’état de connectivité futur prédit par le prédicteur 22 à l’étape 302 (et optionnellement les types et caractéristiques des échanges constatés à l’instant T). Puis en fonction de cette phase de mission courante et en outre en fonction de l’état de connectivité prédit, le prédicteur des gabarits d’échanges 21 prédit les règles d’ajustement des échanges (dans la fenêtre de durée AT’ débutant à Ti), notamment les modes de fonctionnement des blocs de capteurs 24 et/ou de calcul de trajectoire 25. Le prédicteur des gabarits d’échanges 21 ou le bloc de contrôle 23 détermine le cas échéant des notifications destinées à un bloc ou des blocs parmi les blocs de capteurs 24 et/ou de calcul de trajectoire 25, quand leur mode de fonctionnement respectif prédit diffère de leur mode de fonctionnement actuel, pour les faire basculer vers leur mode prédit, et ainsi adapter les flux émis par l’avion. [0076] In a step 304, the exchange template predictor 21 receives as input the current mission phase indication and the future connectivity state predicted by the predictor 22 in step 302 (and optionally the types and characteristics of the exchanges observed at time T). Then depending on this current mission phase and furthermore depending on the predicted connectivity state, the exchange template predictor 21 predicts the rules for adjusting the exchanges (in the duration window AT' starting at Ti) , in particular the operating modes of the sensor blocks 24 and/or trajectory calculation 25. The exchange template predictor 21 or the control block 23 determines, where appropriate, notifications intended for a block or blocks among the blocks sensors 24 and/or trajectory calculation 25, when their respective predicted operating mode differs from their current operating mode, to switch them to their predicted mode, and thus adapt the flows emitted by the aircraft.
[0077] Dans une étape 305, chacun des blocs recevant une telle notification bascule, de son mode courant de fonctionnement, dans le mode de fonctionnement prédit. [0077] In a step 305, each of the blocks receiving such a notification switches from its current operating mode to the predicted operating mode.
[0078] Si l’état de connectivité prédit est une baisse de bande passante sous un premier seuil prédéfini et au-dessus d’un deuxième seuil prédéfini, le bloc prédicteur d’échanges 21 ou le bloc de contrôle 23 détermine par exemple qu’il conviendrait à un capteur vidéo de basculer dans son mode de fonctionnement dégradé 1 , une notification étant alors transmise en ce sens au capteur vidéo ; si l’état de connectivité prédit est une baisse de bande passante sous le deuxième seuil prédéfini et au-dessus d’un troisième seuil prédéfini, le bloc prédicteur d’échanges 21 ou le bloc de contrôle 23 détermine qu’il conviendrait à un capteur vidéo de basculer dans son mode dégradé 2, une notification étant alors transmise en ce sens au capteur vidéo (ou alors qu’il conviendrait de faire basculer une autre application depuis son mode de fonctionnement nominal dans son mode dégradé 1 ) etc.. A l’inverse, si l’état de connectivité prédit est une augmentation de bande passante, les changements inverses sont notifiés. Des mécanismes d’hystérésis sont en outre mis en oeuvre pour maintenir une certaine stabilité. [0078] If the predicted connectivity state is a drop in bandwidth below a first predefined threshold and above a second predefined threshold, the exchange predictor block 21 or the control block 23 determines for example that it would be appropriate for a video sensor to switch to its degraded operating mode 1, a notification then being transmitted in this direction to the video sensor; if the predicted connectivity state is a drop in bandwidth below the second predefined threshold and above a third predefined threshold, the exchange predictor block 21 or the control block 23 determines that it would be suitable for a sensor video to switch into its degraded mode 2, a notification then being transmitted to this effect to the video sensor (or that it would be appropriate to switch another application from its nominal operating mode into its degraded mode 1) etc. Conversely, if the predicted connectivity state is an increase in bandwidth, the opposite changes are notified. Hysteresis mechanisms are also implemented to maintain a certain stability.
[0079] Le bloc prédicteur 21 fournit les modes de fonctionnement à appliquer, notamment aux capteurs pour minimiser l’impact des variations dans les ressources disponibles. Chaque capteur anticipera ainsi une prochaine diminution des ressources : par exemple préparera un buffer avec les fichiers compressés (image/vidéo/autre senseurs) avec la qualité adaptée au mode de transmission à appliquer désormais ou alors réduira sa fréquence d’émission ... The predictor block 21 provides the operating modes to be applied, in particular to the sensors to minimize the impact of variations in the available resources. Each sensor will thus anticipate a future reduction in resources: for example will prepare a buffer with compressed files (image/video/other sensors) with the quality adapted to the transmission mode to be applied from now on or will reduce its transmission frequency...
[0080] En cas de rupture anticipée de communication (i.e. aucun mode de fonctionnement applicable), le capteur peut bufferiser les données qu’il produit le temps que la communication soit rétablie. Il peut ensuite relâcher les données stockées selon le mode de fonctionnement qui sera actif au retour de la communication. Le passage dans un mode de fonctionnement dégradé peut s’accompagner d’un changement d’encodage pour réduire le débit ou pour s’accommoder d’une latence plus importante, d’un filtrage des données échangées pour réduire le débit, d’un filtrage d’un certain type d’information pour être compatible d’un échange sur réseau civil (par opposition à un réseau patrimonial). Dans une étape 306 d’adaptation de trajectoire (par exemple parallèle à l’étape 304 ou 305), le bloc de contrôle 23, en fonction de l’état de connectivité prédit à l’étape 302, détermine une adaptation de trajectoire de l’avion 30. Par exemple, une adaptation pour maintenir des conditions de transport satisfaisantes est de s’extraire d’une zone de masquage lié au terrain par exemple ; une autre adaptation est de contourner un ennemi pour ne pas être détecté à cause des transmissions mises en oeuvre dans la mission. Il s’agit alors de fournir au système avionique des éléments lui permettant de modifier la trajectoire de l’avion. [0081] Dans une étape 307 d’adaptation des liaisons de télécommunication (par exemple parallèle à l’étape 304 ou 305 ou 306), le bloc de contrôle 23, en fonction de l’état de connectivité prédit à l’étape 302 adapte les liaisons de télécommunication sans fil impliquées dans la mission : par exemple, pour éviter une perte (ou baisse) de connectivité prédite dans l’état de connectivité et relative à la liaison 51 , des flux devant transiter normalement sur la liaison radio51 sont redirigés, en fonction de leur priorité relatives, vers une liaison satellite mise en œuvre par le bloc de transmission 26 de l’avion 30 ; ou alors la fréquence utilisée (ou toute autre ressource de transmission) pour mettre en œuvre la liaison radio 51 est modifiée ; ou encore une adaptation de topologie du réseau par le bloc de contrôle est réalisée en créant une nouvelle liaison sans fil (par exemple, l’avion 86 est envoyé alors à proximité de l’avion 30 pour servir de relais de télécommunication sans fil, par la mise en œuvre d’une liaison sans fil 52 avec l’avion 30, pour pallier une rupture prédite sur la liaison 51 ). [0080] In the event of an anticipated breakdown in communication (ie no operating mode applicable), the sensor can buffer the data it produces while communication is reestablished. It can then release the stored data according to the operating mode which will be active when communication returns. Switching to a degraded operating mode may be accompanied by a change in encoding to reduce the throughput or to accommodate higher latency, filtering of the data exchanged to reduce the throughput, a filtering of a certain type of information to be compatible with an exchange on a civil network (as opposed to a heritage network). In a trajectory adaptation step 306 (for example parallel to step 304 or 305), the control block 23, depending on the connectivity state predicted in step 302, determines a trajectory adaptation of the airplane 30. For example, an adaptation to maintain satisfactory transport conditions is to escape from a masking zone linked to the terrain for example; another adaptation is to bypass an enemy so as not to be detected because of the transmissions implemented in the mission. It is then a matter of providing the avionics system with elements enabling it to modify the trajectory of the aircraft. [0081] In a step 307 of adapting the telecommunications links (for example parallel to step 304 or 305 or 306), the control block 23, depending on the connectivity state predicted in step 302 adapts the wireless telecommunications links involved in the mission: for example, to avoid a loss (or drop) of connectivity predicted in the connectivity state and relating to the link 51, flows which must pass normally on the radio link 51 are redirected, depending on their relative priority, to a satellite link implemented by the transmission block 26 of the aircraft 30; or the frequency used (or any other transmission resource) to implement the radio link 51 is modified; or else an adaptation of the network topology by the control block is carried out by creating a new wireless link (for example, the plane 86 is then sent close to the plane 30 to serve as a wireless telecommunications relay, for example the implementation of a wireless link 52 with the aircraft 30, to compensate for a predicted break on the link 51).
[0082] Les conditions de connectivité de chaque phase de mission impliquant également des distances maximales respectives pour assurer la transmission, les plateformes de la mission seront positionnées de telle manière à respecter ces distances, et donc à assurer une certaine topologie du réseau d’avions pendant la phase respective de la mission. Ces topologies variant d’une phase à l’autre de la mission, les avions devront être commandés pour suivre leur mission principale mais aussi pour assurer cette connectivité. [0082] The connectivity conditions of each mission phase also imply respective maximum distances to ensure transmission, the mission platforms will be positioned in such a way as to respect these distances, and therefore to ensure a certain topology of the aircraft network. during the respective phase of the mission. These topologies vary from one phase of the mission to another, the planes will have to be controlled to follow their main mission but also to ensure this connectivity.
[0083] Les étapes 304, 305, 306, 307 sont mises en œuvre dans un mode de réalisation en fonction en outre d’au moins un niveau de QoS souhaitée dans le fonctionnement dans la mission impactant donc les télécommunications mises en œuvre sans fil, et plus globalement les fonctions s’exécutant dans les avions (y compris l’avion 30) et impliquées dans ces télécommunications de la mission. [0083] Steps 304, 305, 306, 307 are implemented in one embodiment also depending on at least one level of QoS desired in the operation in the mission therefore impacting the telecommunications implemented wirelessly, and more generally the functions performed in the aircraft (including aircraft 30) and involved in these mission telecommunications.
[0084] Dans un mode de réalisation, l’orchestration des différentes étapes est réalisée par le bloc de contrôle 23. Par exemple, le bloc de contrôle comporte un processeur et une mémoire stockant des instructions logicielles qui, lorsqu’elles sont exécutées sur le processeur, mettent en œuvre l’orchestration de ces étapes. [0085] Ainsi le but visé par l’invention est le suivant : avant la survenue d’un événement pouvant rompre une liaison de télécommunication sans fil mise en oeuvre dans la mission, ou affecter une telle liaison de manière à ce qu’un résultat rendu par une fonction s’exécutant dans l’avion ne puisse être délivrée par cette dernière, l’événement est prédit et une action est déclenchée en fonction de cette prédiction d’évènement de connectivité et en fonction de la prédiction de besoin d’échanges pour permettre la continuité du service, en : [0084] In one embodiment, the orchestration of the different steps is carried out by the control block 23. For example, the control block comprises a processor and a memory storing software instructions which, when executed on the processor, implement the orchestration of these steps. [0085] Thus the aim of the invention is as follows: before the occurrence of an event capable of breaking a wireless telecommunications link implemented in the mission, or affecting such a link in such a way that a result rendered by a function executing in the aircraft cannot be delivered by the latter, the event is predicted and an action is triggered according to this connectivity event prediction and according to the prediction of the need for exchanges to enable continuity of service, by:
- mettant en œuvre une liaison de remplacement, et/ou - implementing a replacement link, and/or
- en basculant sur un mode de fonctionnement dégradé des fonctions ; et/ou- by switching to a degraded operating mode of the functions; and or
- en adaptant les liaisons, en mettant en œuvre les paramètres de configuration des moyens de transmission les plus adaptés aux prédictions de routes de communication disponibles et d’états des routes etc. - by adapting the links, implementing the configuration parameters of the means of transmission most suited to the predictions of available communication routes and road conditions, etc.
[0086] L’invention, en combinant prédiction d’état de connectivité et prédiction d’échanges, anticipe les variations de connectivité en vue de maintenir la QoS globale du système par phase de la mission et anticipe conjointement les allocations de ressources et les adaptations de modes de fonctionnement, avant que ne surviennent des pertes dans la transmission. [0086] The invention, by combining connectivity state prediction and exchange prediction, anticipates connectivity variations with a view to maintaining the overall QoS of the system per mission phase and jointly anticipates resource allocations and adaptations. of operating modes, before transmission losses occur.
[0087] Phase post mission [0087] Post-mission phase
[0088] En restitution de mission, l’apprentissage des prédicteurs est poursuivi, avec les données de connectivité, d’échanges et de condition de mission collectées pendant la mission, de manière à améliorer en continu la pertinence de l’anticipation. [0088] In mission restitution, the learning of the predictors is continued, with the connectivity, exchange and mission condition data collected during the mission, so as to continuously improve the relevance of the anticipation.
[0089] L’invention permet d’anticiper les variations de connectivité et de besoin d’échanges (configuration des paramètres réseaux et des modes de transmission source et canal, anticipation des changements de topologie et d’états de liens, évaluation des besoins d’échanges, prédiction de trajectoire) au cours de ces phases de mission et réaliser les adaptations nécessaires pour maintenir la connectivité, en fonction de ces prédictions, lors de la mission. Elle permet d’assurer au mieux les échanges, de diminuer les pertes de communication (par mise en œuvre de solution alternative de manière anticipée pour maintenir la communication en cas de perte de liaison), de gérer au mieux les ressources de transmission, de réduire les temps de commutation entre deux configurations et d’être plus résilient aux différents aléas de la mission. [0089] The invention makes it possible to anticipate variations in connectivity and the need for exchanges (configuration of network parameters and source and channel transmission modes, anticipation of changes in topology and link states, evaluation of the needs of 'exchanges, trajectory prediction) during these mission phases and make the necessary adaptations to maintain connectivity, based on these predictions, during the mission. It makes it possible to ensure exchanges as best as possible, to reduce communication losses (by implementing alternative solutions in advance to maintain communication in the event of loss of communication). connection), to better manage transmission resources, to reduce switching times between two configurations and to be more resilient to the various hazards of the mission.
[0090] L’invention concerne la configuration dynamique d’un cœur de réseau de télécommunication constitué de moyens de transmission par exemple hétérogènes (liaisons V/UHF, liaisons haut-débit en bande C/K/Ku, liaison satellite GEO / MEO / LEO, ...) et propose une solution data-centrée de gestion de réseau (collecte des données de mission, utilisation de ces données off-line pour alimenter l’apprentissage de prédicteurs, détermination des paramètres des prédicteurs pour les missions à venir, anticipation des changements de connectivité grâce aux prédicteurs, auto-adaptation du réseau pour maximiser son niveau de service, stockage des données de mission). [0090] The invention concerns the dynamic configuration of a core telecommunications network made up of, for example, heterogeneous transmission means (V/UHF links, high-speed C/K/Ku band links, GEO/MEO/satellite link). LEO, ...) and offers a data-centric network management solution (collection of mission data, use of this off-line data to feed the learning of predictors, determination of the parameters of the predictors for future missions, anticipation of connectivity changes using predictors, self-adaptation of the network to maximize its level of service, storage of mission data).
[0091] La présente invention propose une configuration dynamique d’un réseau de communication entre aéronefs (ou autres plateformes mobiles) en fonction des données de mission (météo, terrain, environnement électromagnétique, menaces cyber, attitude de la plateforme, ...) et d’adapter les flux d’échange par rétroaction du réseau sur les applications. Les données à échanger dépendent de la phase de mission et des requêtes de l’aéronef en mission (dans l’exemple présenté, l’aéronef 30 notamment) et des autres aéronefs/plateformes ; en effet, il existe une composante « dynamique » qui correspond à ce que vont demander les autres aéronefs/plateformes, par exemple en matière de QoS ce qui aura un impact sur la volumétrie des données à échanger. [0091] The present invention proposes a dynamic configuration of a communication network between aircraft (or other mobile platforms) as a function of mission data (weather, terrain, electromagnetic environment, cyber threats, attitude of the platform, etc.) and to adapt exchange flows by network feedback on applications. The data to be exchanged depends on the mission phase and the requests of the aircraft on mission (in the example presented, aircraft 30 in particular) and other aircraft/platforms; in fact, there is a “dynamic” component which corresponds to what other aircraft/platforms will request, for example in terms of QoS which will have an impact on the volume of data to be exchanged.
[0092] Une première fonction de prédiction prend par exemple certaines au moins des informations parmi les informations météo le long de la trajectoire suivie par l’engin mobile, la topographie du terrain survolé, la vitesse de l’engin mobile et son attitude sur les 3 axes, le type et la position des plateformes ennemies, la position des plateformes amies, l’environnement électromagnétique de la zone d’opération, ..., et produit une prédiction des routes de télécommunication disponibles et de leurs caractéristiques techniques (bande passante, latence, taux d’erreur, stabilité spatiale et temporelle) caractérisant l’état des liens de communication correspondants. Le bloc de traitement est adapté pour déduire ensuite les paramètres de configuration des moyens de transmission en fonction de ces prédictions de routes disponibles et des prédictions d’états des liens, i.e. le bloc de traitement détermine ainsi les paramètres des moyens de transmission les plus adaptés à l’état futur du réseau prédit. Ces paramètres de transmission comprennent la fréquence RF de la transmission et/ou la modulation utilisée par la forme d’onde et/ou l’algorithme de correction d’erreur et/ou la taille des paliers inter-slots pour une forme d’onde TDMA, et/ou tout autre paramètre ayant un impact sur le maintien (même dans un mode dégradé) des communications pendant la phase de mission. Ces paramètres permettent d’agir sur la bande passante, la portée, la résistance au brouillage, etc. des liaisons de transmission. [0092] A first prediction function takes for example at least some of the information from the weather information along the trajectory followed by the mobile machine, the topography of the terrain flown over, the speed of the mobile machine and its attitude on the 3 axes, the type and position of enemy platforms, the position of friendly platforms, the electromagnetic environment of the area of operation, etc., and produces a prediction of the available telecommunications routes and their technical characteristics (bandwidth , latency, error rate, spatial and temporal stability) characterizing the state of the corresponding communication links. The processing block is adapted to then deduce the configuration parameters of the transmission means according to these predictions of available routes and predictions of link states, ie the processing block thus determines the parameters of the transmission means most suited to the predicted future state of the network. These transmission parameters include the RF frequency of the transmission and/or the modulation used by the waveform and/or the error correction algorithm and/or the size of the inter-slot steps for a waveform. TDMA, and/or any other parameter having an impact on the maintenance (even in a degraded mode) of communications during the mission phase. These parameters allow you to influence bandwidth, range, jamming resistance, etc. transmission links.
[0093] La finalité est ici de s’adapter aux variations de topologie réseau à venir en déduisant les paramètres de configuration des moyens de transmission les plus adaptés à cet état futur (de topologie réseau) prédit, et d’appliquer ces paramètres dans la fenêtre de temps correspondant à la période de prédiction. [0093] The purpose here is to adapt to future network topology variations by deducing the configuration parameters of the transmission means most suited to this predicted future state (of network topology), and to apply these parameters in the time window corresponding to the prediction period.
[0094] Une deuxième fonction de prédiction prend par exemple la phase de mission (transit, surveillance, combat, ...) et produit une prédiction des types d’échanges depuis l’engin mobile vers les autres plateformes (voix, images, vidéo, données formatées, données brutes, ...), une prédiction des modes d’échange (point-à-point, point-à-multipoint, avec accusé de réception ou pas, ...), des priorités respectives et des volumétries correspondantes. La finalité est d’anticiper les types de flux à router dans le réseau. [0094] A second prediction function takes for example the mission phase (transit, surveillance, combat, etc.) and produces a prediction of the types of exchanges from the mobile vehicle to the other platforms (voice, images, video , formatted data, raw data, etc.), a prediction of exchange modes (point-to-point, point-to-multipoint, with acknowledgment of receipt or not, etc.), respective priorities and volumes corresponding. The purpose is to anticipate the types of flows to be routed in the network.
[0095] En fonction d’au moins des résultats de la première et/ou de la deuxième fonction de prédiction, la solution propose un ou plusieurs mécanismes d’adaptation : l’adaptation des modes de transmission (bande passante, puissance, portée, résistance au brouillage, ...), l’adaptation du routage des flux déjà actifs (bascule de moyens de transmission par exemple), l’adaptation des trajectoires, l’adaptation des échanges (changement de format, stockage temporaire, périodicité, ...). [0095] Depending on at least the results of the first and/or the second prediction function, the solution proposes one or more adaptation mechanisms: adaptation of the transmission modes (bandwidth, power, range, resistance to jamming, etc.), adaptation of the routing of already active flows (switching of means of transmission for example), adaptation of trajectories, adaptation of exchanges (change of format, temporary storage, periodicity, etc.). ..).
[0096] L’invention a été décrite ci-dessus en référence à des missions aériennes mettant en oeuvre notamment un avion, elle est bien sûr applicable à des missions aériennes relatives à tout type d’engins volants (avion, hélicoptère, drone, etc.) et à un ensemble coordonné d’engins, certains mobiles ou non, comprenant des moyens de transmission sans fil. Plus globalement, l’invention est également applicable à des missions tactiques collaboratives dans des milieux autres que le milieu aérien, par exemple le milieu naval ou le milieu terrestre. [0097] L’invention a été décrite ci-dessus dans un mode de réalisation utilisant des techniques de Machine Learning pour définir les prédicteurs 21 , 22, par apprentissage à partir des données de mission ou des données obtenues en simulation [0096] The invention has been described above with reference to aerial missions using in particular an airplane, it is of course applicable to aerial missions relating to any type of flying machine (airplane, helicopter, drone, etc. .) and to a coordinated set of devices, some mobile or not, comprising means of wireless transmission. More generally, the invention is also applicable to collaborative tactical missions in environments other than the air environment, for example the naval environment or the land environment. [0097] The invention has been described above in an embodiment using Machine Learning techniques to define the predictors 21, 22, by learning from mission data or data obtained in simulation
[0098] Dans un autre mode de réalisation, les prédictions sont déterminées par des fonctions déterministes (règles) issues de modèles connus implémentés par les prédicteurs 21 , 22. [0099] Dans l’étape 200 décrite ci-dessus, il était sélectionné un jeu de paramètres de configuration de chaque prédicteur ; dans un autre mode de réalisation, chaque prédicteur de connectivité, respectivement d’échanges, est sélectionné parmi plusieurs prédicteurs de connectivité, respectivement d’échanges, en fonction du profil de mission. [0098] In another embodiment, the predictions are determined by deterministic functions (rules) resulting from known models implemented by the predictors 21, 22. [0099] In step 200 described above, a set of configuration parameters for each predictor; in another embodiment, each connectivity, respectively exchange, predictor is selected from several connectivity, respectively exchange, predictors, depending on the mission profile.

Claims

REVENDICATIONS Procédé de configuration adaptative de télécommunications sans fil mises en œuvre, dans une mission, par un engin mobile (30), sur une ou plusieurs liaisons sans fil (51 , 52), avec au moins une plateforme (70, 80) d’un ensemble de plateformes, ledit procédé comprenant l’ensemble d’étapes suivantes, itérées lors d’instants successifs de la mission, un prédicteur électronique des gabarits d’échanges (21 ) et un prédicteur électronique de connectivité (22) étant embarqués, dans l’engin mobile, dans un bloc de traitement électronique (20) comprenant un ensemble de fonction(s) de traitement : CLAIMS Method for adaptive configuration of wireless telecommunications implemented, in a mission, by a mobile machine (30), on one or more wireless links (51, 52), with at least one platform (70, 80) a set of platforms, said method comprising the set of following steps, iterated during successive moments of the mission, an electronic predictor of exchange templates (21) and an electronic connectivity predictor (22) being on board, in the mobile machine, in an electronic processing block (20) comprising a set of processing function(s):
- prédiction de l’état futur des liaisons sans fil par le prédicteur de connectivité (22) sur au moins un horizon temporel prédéfini, en fonction d’au moins l’état courant des liaisons sans fil (51 , 52) et d’un ou plusieurs paramètres de conditions de mission parmi des données météo, la position courante de l’engin mobile, l’attitude courante de l’engin mobile, la trajectoire suivie, la vitesse de l’engin mobile, le relief, le cap, les positions amies, les menaces ennemies, l’environnement électromagnétique ; - prediction of the future state of the wireless links by the connectivity predictor (22) over at least one predefined time horizon, based on at least the current state of the wireless links (51, 52) and a or several mission conditions parameters among weather data, the current position of the mobile device, the current attitude of the mobile device, the trajectory followed, the speed of the mobile device, the relief, the heading, the friendly positions, enemy threats, the electromagnetic environment;
- en fonction d’au moins le profil de ladite mission et/ou en fonction d’une estimation des besoins d’échanges futurs sur ledit horizon temporel indiquant au moins un volume de données à échanger par l’ensemble des fonctions de traitement via des liaisons sans fil et en fonction de ladite prédiction de l’état futur des liaisons sans fil, prédiction, par le prédicteur des gabarits d’échanges (21 ), d’un mode de fonctionnement d’au moins une fonction de l’ensemble de fonction(s) de traitement parmi plusieurs modes de fonctionnement de ladite fonction associés à des gabarits d’échanges distincts ; - depending on at least the profile of said mission and/or depending on an estimate of future exchange needs over said time horizon indicating at least one volume of data to be exchanged by all the processing functions via wireless links and depending on said prediction of the future state of the wireless links, prediction, by the exchange template predictor (21), of an operating mode of at least one function of the set of processing function(s) among several operating modes of said function associated with distinct exchange templates;
- suite à ladite prédiction, quand ledit mode de fonctionnement prédit de la fonction est différent d’un mode de fonctionnement de la fonction actuellement en œuvre, déclenchement d’un basculement d’au moins ladite fonction vers ledit mode de fonctionnement prédit ; selon lequel le bloc de traitement (20) de l’engin mobile (30), en fonction d’au moins la prédiction de l’état futur des liaisons sans fil, effectue au moins une action parmi : l'adaptation de la trajectoire de l’engin mobile (30) ou d’une plateforme (70, 80) pour maintenir une liaison sans fil existante ou créer une nouvelle liaison sans fil ; la re-direction de flux au sein desdites liaisons sans fil ; l’adaptation des caractéristiques desdites liaisons. - following said prediction, when said predicted mode of operation of the function is different from an operating mode of the function currently implemented, triggering a switch of at least said function to said predicted mode of operation; according to which the processing block (20) of the mobile machine (30), based on at least the prediction of the future state of the wireless links, performs at least one action among: adapting the trajectory of the mobile machine (30) or a platform (70, 80) to maintain an existing wireless link or create a new wireless link; re-direction of flows within said wireless links; adapting the characteristics of said connections.
2. Procédé de configuration adaptative de télécommunications sans fil selon la revendication 1 , selon lequel une sélection a préalablement eu lieu, en fonction du profil de ladite mission, d’un prédicteur électronique de connectivité (22) parmi plusieurs prédicteurs électroniques de connectivité et d’un prédicteur électronique des gabarits d’échanges (21 ) parmi plusieurs prédicteurs électroniques des gabarits d’échanges, lesdits prédicteurs embarqués étant ceux sélectionnés. 2. Method for adaptive configuration of wireless telecommunications according to claim 1, according to which a selection has previously taken place, depending on the profile of said mission, of an electronic connectivity predictor (22) among several electronic connectivity predictors and d 'an electronic predictor of exchange templates (21) among several electronic predictors of exchange templates, said on-board predictors being those selected.
3. Procédé de configuration adaptative de télécommunications sans fil selon l’une quelconque des revendications précédentes, selon lequel l’engin mobile (30) est un aéronef et la mission est une mission aérienne qui comporte plusieurs phases parmi au moins une phase de décollage, une phase de transit, une phase de théâtre d’opération et une phase d’atterrissage et la prédiction de l’état futur des liaisons sans fil par le prédicteur de connectivité (22) et la prédiction des gabarits d’échanges futurs par le prédicteur des gabarits d’échanges (21 ) sont chacune fonction de la phase courante de la mission. 3. Method for adaptive configuration of wireless telecommunications according to any one of the preceding claims, according to which the mobile machine (30) is an aircraft and the mission is an aerial mission which comprises several phases among at least one take-off phase, a transit phase, a theater of operation phase and a landing phase and the prediction of the future state of the wireless links by the connectivity predictor (22) and the prediction of future exchange templates by the predictor exchange templates (21) each depend on the current phase of the mission.
4. Procédé de configuration adaptative de télécommunications sans fil selon l’une quelconque des revendications précédentes, selon lequel au moins l’un des prédicteurs parmi le prédicteur de connectivité (22) et le prédicteur des gabarits d’échanges (21 ) comporte un réseau de neurones ; et ladite sélection de prédicteur comprend la sélection d’un jeu de poids et biais du réseau de neurones parmi un ensemble de jeux de poids et biais disponibles, en fonction du profil de mission. Procédé de configuration adaptative de télécommunications sans fil selon l’une quelconque des revendications précédentes, selon lequel, au moins l’un des prédicteurs parmi le prédicteur de connectivité (22) et le prédicteur des gabarits d’échanges (21 ) comporte un réseau de neurones ; et 4. Method for adaptive configuration of wireless telecommunications according to any one of the preceding claims, according to which at least one of the predictors among the connectivity predictor (22) and the exchange template predictor (21) comprises a network of neurons; and said predictor selection comprises selecting a set of weights and biases of the neural network from a set of available sets of weights and biases, based on the mission profile. Method for adaptive configuration of wireless telecommunications according to any one of the preceding claims, according to which, at least one of the predictors among the connectivity predictor (22) and the exchange template predictor (21) comprises a network of neurons; And
- lors de la mission, des données indiquant l’état courant de connectivité des liaisons, des données indiquant les échanges réalisés par les fonctions sur les liaisons sans fil et des données indiquant les conditions courantes de mission sont collectées et mémorisées ; - during the mission, data indicating the current state of connectivity of the links, data indicating the exchanges carried out by the functions on the wireless links and data indicating the current mission conditions are collected and stored;
- et lesdites collectées et le profil de mission sont utilisées pour poursuivre l’apprentissage dudit réseau de neurones. Programme d’ordinateur destiné à être stocké dans la mémoire d’un bloc électronique de traitement à bord d’un engin mobile pour configurer de façon adaptative des télécommunications mises en œuvre lors d’une mission, par l’engin mobile , sur une ou plusieurs liaisons sans fil ; le bloc de traitement comprenant en outre un microcalculateur, ledit programme d’ordinateur comprenant des instructions qui, lorsqu’elles sont exécutées sur le microcalculateur, mettent en œuvre les étapes d’un procédé selon l’une des revendications précédentes. Bloc de traitement électronique (20) adapté pour être embarqué dans une mission, dans un engin mobile (30) adapté pour mettre en œuvre, sur une ou plusieurs liaisons sans fil (51 , 52), des télécommunications avec au moins une plateforme (70, 80) d’un ensemble de plateformes, ledit bloc de traitement électronique (20) comprenant un ensemble de fonction(s) de traitement, un prédicteur électronique des gabarits d’échanges (21 ) et un prédicteur électronique de connectivité (22) ; dans lequel : le prédicteur de connectivité (22) est adapté pour, lors d’instants successifs de la mission, prédire l’état futur des liaisons sans fil au moins un horizon temporel prédéfini, en fonction d’au moins l’état courant des liaisons sans fil (51 , 52) et d’un ou plusieurs paramètres de conditions de mission parmi des données météo, la position courante de l’engin mobile, l’attitude courante de l’engin mobile, la trajectoire suivie, la vitesse de l’engin mobile, le relief, le cap, les positions amies, les menaces ennemies, l’environnement électromagnétique ; - and said data collected and the mission profile are used to continue learning said neural network. Computer program intended to be stored in the memory of an electronic processing unit on board a mobile vehicle to adaptively configure telecommunications implemented during a mission, by the mobile vehicle, on one or multiple wireless links; the processing block further comprising a microcomputer, said computer program comprising instructions which, when executed on the microcomputer, implement the steps of a method according to one of the preceding claims. Electronic processing block (20) adapted to be embarked on a mission, in a mobile vehicle (30) adapted to implement, on one or more wireless links (51, 52), telecommunications with at least one platform (70). , 80) of a set of platforms, said electronic processing block (20) comprising a set of processing function(s), an electronic predictor of exchange templates (21) and an electronic connectivity predictor (22); in which: the connectivity predictor (22) is adapted to, during successive moments of the mission, predict the future state of the wireless links at least a predefined time horizon, based on at least the current state of the wireless links (51, 52) and one or more mission conditions parameters among weather data, the current position of the mobile machine, the current attitude of the mobile machine, the trajectory followed, the speed of the mobile vehicle, the terrain, the heading, friendly positions, enemy threats, the electromagnetic environment;
- le prédicteur des gabarits d’échanges (21 ) est adapté pour, lors des instants successifs de la mission, en fonction d’au moins le profil de ladite mission et/ou en fonction d’une estimation des besoins d’échanges futurs sur ledit horizon temporel indiquant au moins un volume de données à échanger par l’ensemble des fonctions de traitement via des liaisons sans fil et en fonction de ladite prédiction de l’état futur des liaisons sans fil, prédire un mode de fonctionnement d’au moins une fonction de l’ensemble de fonction(s) de traitement parmi plusieurs modes de fonctionnement de ladite fonction associés à des gabarits d’échanges distincts ; - the exchange template predictor (21) is adapted for, during successive moments of the mission, according to at least the profile of said mission and/or according to an estimate of future exchange needs on said time horizon indicating at least one volume of data to be exchanged by all the processing functions via wireless links and depending on said prediction of the future state of the wireless links, predict an operating mode of at least a function of the set of processing function(s) among several operating modes of said function associated with distinct exchange templates;
- le bloc de traitement (20) étant adapté pour, suite à ladite prédiction, quand ledit mode de fonctionnement prédit de la fonction est différent d’un mode de fonctionnement de la fonction actuellement en œuvre, déclencher un basculement d’au moins ladite fonction vers ledit mode de fonctionnement prédit. ledit bloc de traitement électronique étant adapté pour, en fonction d’au moins la prédiction de l’état futur des liaisons sans fil, effectuer au moins une action parmi : l'adaptation de la trajectoire de l’engin mobile (30) ou d’une plateforme (70, 80) pour maintenir une liaison sans fil existante ou créer une nouvelle liaison sans fil ; la re-direction de flux au sein desdites liaisons sans fil ; l’adaptation des caractéristiques desdites liaisons. Bloc de traitement électronique selon la revendication 7, dans lequel l’engin mobile (30) est un aéronef et la mission est une mission aérienne qui comporte plusieurs phases parmi au moins une phase de décollage, une phase de transit, une phase de théâtre d’opération et une phase d’atterrissage et la prédiction de l’état futur des liaisons sans fil par le prédicteur de connectivité (22) et la prédiction des gabarits d’échanges futurs par le prédicteur des gabarits d’échanges (21 ) sont chacune fonction de la phase courante de la mission. - the processing block (20) being adapted to, following said prediction, when said predicted operating mode of the function is different from an operating mode of the function currently implemented, trigger a switch of at least said function towards said predicted mode of operation. said electronic processing block being adapted to, depending on at least the prediction of the future state of the wireless links, perform at least one action among: adapting the trajectory of the mobile machine (30) or d a platform (70, 80) for maintaining an existing wireless link or creating a new wireless link; re-direction of flows within said wireless links; adapting the characteristics of said connections. Electronic processing block according to claim 7, in which the mobile machine (30) is an aircraft and the mission is an aerial mission which comprises several phases among at least one take-off phase, a transit phase, a theater phase The operation and a landing phase and the prediction of the future state of the wireless links by the connectivity predictor (22) and the prediction of future exchange templates by the exchange template predictor (21) are each depending on the current phase of the mission.
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