CONFIGURATION D ' UN RESEAU SANS FIL
1. Domaine de l'invention. L'invention se rapporte au domaine des télécommunications et plus précisément à la gestion et la configuration d'un réseau sans fil.
2. Etat de l'art.
Selon l'état de la technique, plusieurs architectures de réseau local sans fil WLAN (de l'anglais « Wireless Local Area Network ») sont connues. Certaines d'entre elles utilisent un unique point d'accès pour couvrir un espace tel qu'une maison ou le palier d'un immeuble par l'utilisation par exemple d'une puissance d'émission élevée associée à différentes technologies sophistiquées telle que le MIMO (de l'anglais « Multiple Input Multiple Output » ou « entrée multiple sortie multiple » en français) ou l'OFDM (de l'anglais « Orthogonal Frequency Division Multiplexing » ou « Multiplexage par répartition de fréquences orthogonales » en français). Ainsi, un point d'accès d'un réseau Wi-Fi® (basé sur la norme 802.1 1 n) atteint un débit réel de 100 Mbit/s dans un rayon de 90 mètres grâce aux technologies MIMO et OFDM et un point d'accès d'un réseau HiperLAN2 atteint un débit de 50Mbit/s dans un rayon de 45 mètres. De telles architectures basées sur un unique point d'accès présentent l'inconvénient de produire un niveau élevé d'interférences vis-à-vis du voisinage et le risque de ne pas couvrir l'ensemble de l'espace à couvrir, notamment dans certaines zones séparées du point d'accès par des obstacles physiques, tels que des murs ou parois entraînant de fortes atténuations du signal émis. Par ailleurs, l'utilisation d'une puissance d'émission élevée soulève des questions de santé publique concernant les risques liés à une exposition prolongée à de tels rayonnements électromagnétiques.
D'autres architectures de réseau local sans fil utilisent plusieurs points d'accès, avec une puissance d'émission plus faible que dans les architectures à unique point d'accès, répartis dans l'espace à couvrir et reliés entre eux par exemple par une « dorsale » filaire (de l'anglais « wired backbone »). De telles architectures sont cependant compliquées à configurer. Il est en effet difficile de configurer correctement les paramètres de chacun des points d'accès (par exemple le canal de fréquence et la
puissance d'émission) pour assurer une couverture totale de l'espace à couvrir avec un minimum d'interférences. Si le niveau de puissance d'émission est trop faible, certaines zones de l'espace risquent de ne pas être couvertes et si la puissance d'émission est trop forte, les interférences entre les différents points d'accès risquent d'être élevées.
3. Résumé de l'invention.
L'invention a pour but de pallier à au moins un de ces inconvénients de l'art antérieur. Plus particulièrement, l'invention a notamment pour objectif d'optimiser la configuration d'un réseau sans fil comprenant au moins un point d'accès.
L'invention concerne un procédé de configuration d'un premier réseau sans fil comprenant au moins un point d'accès. Le procédé comprend une étape de configuration d'au moins un paramètre du au moins un point d'accès du premier réseau sans fil en fonction d'au moins une partie d'un bilan de liaison d'un deuxième réseau sans fil comprenant au moins deux nœuds, les nœuds étant positionnés dans un espace physique déterminé, les premier et deuxième réseaux sans fils étant physiquement différents. Selon une caractéristique spécifique, le premier réseau sans fil utilise un premier canal physique et le deuxième réseau sans fil utilise un deuxième canal physique, les premier et deuxième canaux physiques étant différents.
Selon une caractéristique particulière, le procédé comprend une étape de détermination de l'espace physique comprenant une étape de mémorisation d'une information représentative de zones élémentaires comprises dans l'espace physique, les zones élémentaires comprenant chacune au moins un nœud du deuxième réseau.
Avantageusement, l'étape de détermination de l'espace physique comprend en outre une étape de mémorisation d'une information représentative d'une localisation d'au moins un nœud dans la zone élémentaire le comprenant.
Selon une autre caractéristique, le procédé comprend une étape de réception de la au moins une partie du bilan de liaison du deuxième réseau.
Avantageusement, le procédé comprend une étape de détermination de la au moins une partie du bilan de liaison du deuxième réseau.
Selon une caractéristique spécifique, le paramètre est choisi parmi :
- au moins un paramètre spatial ;
- au moins un paramètre de couche physique ;
- au moins un paramètre de couche supérieure à la couche physique ; ou une combinaison quelconque de ces paramètres.
Selon une autre caractéristique, l'étape de configuration comprend une étape de détermination d'un bilan de liaison du premier réseau en fonction du bilan de liaison du deuxième réseau.
Avantageusement, le bilan de liaison du deuxième réseau est fonction de mesures de puissance reçue d'un signal émis par au moins un nœud et reçu par au moins un autre nœud du deuxième réseau, les mesures étant réalisées pour au moins deux fréquences de canal d'émission différentes du signal, les au moins deux fréquences de canal d'émission appartenant à une même bande de fréquence. Selon une caractéristique particulière, le deuxième réseau est un réseau maillé.
Selon une caractéristique spécifique, le premier réseau utilise une première bande de fréquences et le deuxième réseau utilise une deuxième bande de fréquences différente de la première bande de fréquences. Avantageusement, la différence entre la première bande de fréquences et la deuxième bande de fréquence est inférieure à deux octaves. Selon une autre caractéristique, la densité de répartition des nœuds du deuxième réseau dans l'espace physique est supérieure à la densité de répartition de nœuds du premier réseau dans l'espace physique. Avantageusement, le procédé comprend une étape de requête pour obtenir la au moins une partie du bilan de liaison du deuxième réseau.
4. Liste des figures.
L'invention sera mieux comprise, et d'autres particularités et avantages apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre, la description faisant référence aux dessins annexés parmi lesquels :
- la figure 1 illustre un système sans fil mettant en œuvre deux réseaux sans fil, selon un mode de réalisation particulier de l'invention ;
- les figures 2 et 3 illustrent schématiquement respectivement un point d'accès d'un premier réseau et un nœud d'un deuxième réseau du système de la figure 1 , selon un mode de réalisation particulier de l'invention ;
- les figures 4 et 5 illustrent un procédé de configuration d'un premier réseau sans fil du système de la figure 1 , selon des modes particuliers de réalisation de l'invention.
5. Description détaillée de modes de réalisation de l'invention.
La figure 1 illustre un système 1 de communication sans fil mettant en œuvre deux réseaux sans fil. Un premier réseau comprend deux points d'accès AP1 1001 et AP2 1002 couvrant en émission un espace correspondant par exemple à un étage d'un immeuble ou à une maison et délimité par une paroi extérieure 10, c'est-à-dire couvrant l'ensemble des pièces 10001 à 10006. Le point d'accès AP1 1001 est localisé dans une zone 8 10001 b d'une pièce 10001 et le point d'accès AP2 1002 est localisé dans une zone 3 correspondant à une pièce 10003. Un deuxième réseau comprend 8 nœuds 101 , 102, 103, 104, 105, 106, 107 et 108 répartis dans un espace correspondant par exemple à un étage d'un immeuble ou à une maison. Cet espace est entouré par une cloison 10 qui le ceint et comprend des pièces 10001 , 10002, 10003, 10004, 10005 et 10006 délimitées par des parois 1 1 , 12, 13 et 14 comprenant chacune une ou deux ouvertures pour permettre la circulation de personnes d'une pièce à une autre. Les pièces 10002, 10003, 10004 et 10005 comprennent chacune un nœud, respectivement référencé 102, 103, 104 et 105. Les pièces 10001 et 10006 de tailles plus importantes que les autres pièces comprennent chacune deux nœuds, respectivement référencés 101 , 108 et 106, 107. Chacune des pièces contenant un unique nœud forme une zone (nommées zone 2, zone 3, zone 4 et zone 5) et chacune des pièces contenant deux nœuds forme deux zones, chacune des zones comprenant un unique nœud. Ainsi, la pièce 10001 comprenant les nœuds N1 101 et N8 108 forme deux zones délimitées par un trait en pointillés, respectivement zone 1 et zone 8 (respectivement référencées 10001 a et 10001 b) comprenant chacune un nœud, respectivement N1 101 et N8 108. La pièce 10006 comprenant les
nœuds N6 106 et N7 107 forme deux zones délimitées par un trait en pointillées, respectivement zone 6 et zone 7 (respectivement référencées 10006a et 10006b) comprenant chacune un nœud, respectivement N6 106 et N7 107. Le réseau comprenant les nœuds N1 à N8, dénommé deuxième réseau dans le reste de la description, forme avantageusement un réseau maillé utilisant par exemple le protocole « Zigbee » basé sur la norme IEEE 802.15.4. Les nœuds N1 à N8 échange des données en utilisant une ou plusieurs fréquences de canal appartenant à la bande de fréquences 2,4 GHz. Le réseau comprenant les points d'accès AP1 et AP2, dénommé premier réseau dans le reste de la description, forme avantageusement un réseau Wi-Fi® et utilise une ou plusieurs fréquences de canal appartenant à la bande de fréquences 5 GHz. Le premier réseau sans fil est avantageusement physiquement différent du deuxième réseau sans fil. De manière générale, un réseau est caractérisé par les points d'accès ou les nœuds qui le composent, par l'utilisation d'une bande de fréquences, par le standard mis en œuvre, par une période temporelle d'activité. Le premier et le deuxième réseaux sont différents par exemple en ce que les points d'accès (ou les nœuds) qui les composent sont distincts et/ou en ce qu'ils utilisent des bandes de fréquences différentes et/ou en qu'ils mettent en œuvre des standards différents (par exemple respectivement Wi-Fi® et Zigbee) et/ou ce que les périodes d'activités (c'est-à-dire d'émission/réception de données) sont différentes d'un réseau à l'autre. Selon une variante, les points d'accès AP1 , AP2 du premier réseau sont différents des nœuds 101 à 108 du deuxième réseau d'un point de vue matériel (de l'anglais « hardware »). Selon une variante, les points d'accès AP1 , AP2 sont différents des nœuds 101 à 108 d'un point de vue logiciel (de l'anglais « software »).
Selon une variante, le deuxième réseau forme un réseau Wi-Fi utilisant par exemple une ou plusieurs fréquences de canal appartenant à la bande de fréquences 2,4 GHz. Le premier réseau et le deuxième réseau utilisent avantageusement des bandes de fréquences différentes, par exemple 5 GHz pour le premier réseau et 2,4 GHz pour le deuxième réseau ou inversement. L'écart entre la bande de fréquence utilisée par le premier réseau et celle utilisée par le deuxième réseau est inférieure à par exemple 2 octaves, avantageusement inférieure à 1 octave ou inférieure à 0,5 octave.
Selon une autre variante, le deuxième réseau forme un réseau maillé utilisant le protocole « Bluetooth » basé sur la norme IEEE 802.15.1
utilisant une ou plusieurs fréquences appartenant à la bande de fréquences 2,4 GHz.
Selon une variante additionnelle, le premier réseau sans fil utilise un premier canal physique et le deuxième réseau sans fil utilise un deuxième canal physique différent du premier canal physique. De manière générale, un canal physique est caractérisé par une bande de fréquences porteuses, une largeur de bande de fréquence et un schéma d'allocation d'intervalle de temps (de l'anglais « time slot allocation »). Dans le cas particulier d'un accès CDMA (de l'anglais « Code Division Multiple Access » ou « Accès multiple par Répartition par Code»), un canal physique est en outre caractérisé par un code d'étalement.
De manière avantageuse, les nœuds 101 à 108 et les points d'accès 1001 , 1002 du système 1 sont des appareils fixes. L'un au moins des nœuds 101 à 108 forme un système couvrant une « pico-cellule » (de l'anglais « picocell ») c'est-à-dire une petite zone, comme l'intérieur d'un immeuble ou d'un supermarché, c'est-à-dire ayant une portée de quelques dizaines de mètres (par exemple inférieure à 50m). L'un au moins des points d'accès 1001 , 1002 forme également un système couvrant une « pico- cellule ». Selon une autre variante, l'un au moins des nœuds 101 à 108 forme un système conçu pour couvrir une « femto-cellule » (de l'anglais « femtocell ») c'est-à-dire une zone restreinte de plus petite taille qu'une pico-cellule, comme quelques pièces d'une maison ou d'un immeuble, un étage d'un immeuble, un avion, c'est-à-dire ayant une portée de quelques mètres (par exemple inférieure à 10m). L'un au moins des points d'accès 1001 , 1002 forme également un système couvrant une « femto-cellule ».
Selon une variante, tous les nœuds 101 à 108 sont de type SISO (de l'anglais « Single Input Single Output » ou « entrée unique sortie unique » en français) et ne possèdent qu'une seule antenne. De la même manière, tous les points d'accès 1001 , 1002 sont de type SISO. Selon une autre variante, tous les nœuds 101 à 108 sont de type
MIMO et possèdent plusieurs antennes transmettant un signal MIMO. De la même manière, tous les points d'accès 1001 , 1002 sont de type MIMO.
Selon une autre variante, certains nœuds 101 à 108 (respectivement certains points d'accès 1001 , 1002) du système sont du type MIMO et les autres sont du type SISO.
De manière avantageuse, la densité de répartition des nœuds du deuxième réseau dans l'espace physique (c'est-à-dire le nombre de nœuds
répartis dans l'espace physique) est supérieure à la densité de répartition des points d'accès du premier réseau (c'est-à-dire le nombre de points d'accès répartis dans l'espace physique), par exemple la densité des nœuds du deuxième réseau est 2, 3, 4 ou 5 fois supérieure à la densité des points d'accès du premier réseau.
Avantageusement, les points d'accès 1001 , 1002 sont reliés entre eux par une liaison filaire, par exemple du type MoCA (de l'anglais « Multimedia over Coax Alliance » ou en français « Alliance multimédia sur coax »), Ethernet, PLC (de l'anglais « Powerline Communication » ou en français CPL « Courants Porteurs en Ligne »), POF (de l'anglais « Plastic Optical Fiber » ou en français « Fibre optique plastique) ou encore ITU G.hn (correspondant au standard pour les technologies de réseaux domestiques de prochaine génération de ITU, de l'anglais « International Télécommunication Union » ou en français « Union internationale des télécommunications »).
La figure 2 illustre schématiquement un exemple de réalisation matérielle d'un point d'accès 2 correspondant par exemple aux points d'accès 1001 , 1002 de la figure 1. Le point d'accès 2 comprend les éléments suivants, reliés entre eux par un bus 24 d'adresses et de données qui transporte également un signal d'horloge :
- un microprocesseur 21 (ou CPU (de l'anglais « Central Processing Unit » ou en français « Unité centrale de traitement ») ;
- une mémoire non volatile de type ROM (de l'anglais « Read OnIy Memory ») 22 ;
- une mémoire vive ou RAM (de l'anglais « Random Access Memory ») 23 ; - une interface radio 26 ;
- une interface 27 adaptée à la transmission de données (par exemple diffusion de services ou transmission point à multipoint ou point à point) et réalisant notamment les fonctions d'un codeur et/ou de modulateurs OFDM ; - une interface MMI (ou interface homme/machine de l'anglais
« Man Machine Interface ») 28 ou une application spécifique adaptée à l'affichage d'informations pour un utilisateur et/ou
l'entrée de données ou de paramètres (par exemple le paramétrage des sous-porteuses et des données à transmettre).
On observe que le mot « registre » utilisé dans la description des mémoires 22 et 23 désigne dans chacune des mémoires mentionnées, aussi bien une zone de mémoire de faible capacité (quelques données binaires) qu'une zone mémoire de grande capacité (permettant de stocker un programme entier ou tout ou partie des données représentatives de données reçues ou à diffuser). La mémoire ROM 22 comprend notamment :
- un programme « prog » 220 ; et
- des paramètres 221 de couches physiques.
Les algorithmes mettant en œuvre les étapes du procédé propre à l'invention et décrits ci-après sont stockés dans la mémoire ROM 22 associée au point d'accès 2 mettant en œuvre ces étapes. A la mise sous tension, le microprocesseur 21 charge et exécute les instructions de ces algorithmes.
La mémoire vive 23 comprend notamment :
- dans un registre 230, le programme de fonctionnement du microprocesseur 21 chargé à la mise sous tension du point d'accès 2 ;
- des paramètres de transmission 231 (par exemple paramètres de modulation, de codage, MIMO, de récurrence des trames) ;
- des paramètres de réception 232 (par exemple paramètres de modulation, de codage, MIMO, de récurrence des trames) ;
- des données entrantes 233 ;
- des données codées 234 pour la transmission des données ; et
- des paramètres de canal physique 235 (par exemple allocation d'une fréquence déterminée, d'une largeur de bande de fréquence déterminée, d'intervalles temporel déterminés, d'un code déterminé et/ou d'intervalles de sous-porteuses déterminés à l'émission des données par le point d'accès 2). L'interface radio 26 est adaptée à la réception des signaux émis le cas échéant par un ou plusieurs terminaux mobiles du système 1 non représentés sur la figure 1.
La figure 3 illustre schématiquement un exemple de réalisation matérielle d'un nœud 3 correspondant par exemple aux nœuds 101 à 108 de la figure 1.
Le nœud 3 comprend les éléments suivants, reliés entre eux par un bus 34 d'adresses et de données qui transporte également un signal d'horloge :
- un microprocesseur 31 (ou CPU (de l'anglais « Central Processing Unit » ou en français « Unité centrale de traitement ») ; - une mémoire non volatile de type ROM (de l'anglais « Read
OnIy Memory ») 32 ;
- une mémoire vive ou RAM (de l'anglais « Random Access Memory ») 33 ;
- une interface radio 36 ; - une interface 37 adaptée à la transmission de données (par exemple diffusion de services ou transmission point à multipoint ou point à point) et réalisant notamment les fonctions d'un codeur ;
- une interface MMI (ou interface homme/machine de l'anglais « Man Machine Interface ») 28 ou une application spécifique adaptée à l'affichage d'informations pour un utilisateur et/ou l'entrée de données ou de paramètres.
On observe que le mot « registre » utilisé dans la description des mémoires 32 et 33 désigne dans chacune des mémoires mentionnées, aussi bien une zone de mémoire de faible capacité (quelques données binaires) qu'une zone mémoire de grande capacité (permettant de stocker un programme entier ou tout ou partie des données représentatives de données reçues ou à diffuser).
La mémoire ROM 32 comprend notamment : - un programme « prog » 320 ; et
- des paramètres 321 de couches physiques. Les algorithmes mettant en œuvre les étapes du procédé propre à l'invention et décrits ci-après sont stockés dans la mémoire ROM 32 associée au nœud 3 mettant en œuvre ces étapes. A la mise sous tension, le microprocesseur 31 charge et exécute les instructions de ces algorithmes. La mémoire vive 33 comprend notamment :
- dans un registre 330, le programme de fonctionnement du microprocesseur 31 chargé à la mise sous tension du nœud 3 ;
- des paramètres de transmission 331 (par exemple paramètres de modulation, de codage, MIMO, de récurrence des trames) ; - des paramètres de réception 332 (par exemple paramètres de modulation, de codage, MIMO, de récurrence des trames) ;
- des données entrantes 333 ;
- des données codées 334 pour la transmission des données ;
- des données 335 représentatives d'un identifiant de partition physique, chaque partition physique correspondant à une zone
1 à 8 contenant un nœud telle qu'illustrée sur la figure 1 ; et
- des paramètres de qualité de réception 336 d'un signal émis par un autre nœud (par exemple le niveau de puissance du signal reçu, le ratio signal sur bruit SNR (de l'anglais « Signal to Noise Ratio »).
L'interface radio 36 est adaptée à la réception des signaux émis le cas échéant par un ou plusieurs autres nœuds 101 à 108 du système 1.
La figure 4 illustre un procédé de configuration d'un réseau sans fil du système 1 , selon un exemple de mise en œuvre non limitatif particulièrement avantageux de l'invention.
Au cours d'une étape d'initialisation 40, les différents paramètres des nœuds 101 à 108 sont mis à jour. En particulier, les paramètres correspondant aux signaux à émettre et aux sous-porteuses correspondantes le cas échéant sont initialisés d'une manière quelconque (par exemple suite à la réception de messages d'initialisation émis par un serveur non représenté du système 1 , ou encore par des commandes d'un opérateur).
Ensuite, au cours d'une étape 41 , un ou plusieurs paramètres d'au moins un point d'accès du premier réseau, par exemple un réseau Wi-Fi utilisant la bande de fréquence 5 GHz, est configuré. Les paramètres à configurer appartiennent à un groupe comprenant :
- un paramètre spatial, c'est-à-dire par exemple la localisation du point d'accès dans l'espace physique et/ou dans une partition physique, un nombre de points d'accès à installer pour couvrir l'espace physique, une direction d'une ou plusieurs antennes ;
- un paramètre de couche physique, c'est-à-dire par exemple une fréquence de canal d'émission, une largeur de canal d'émission, une puissance d'émission ; et
- un paramètre de couche supérieure à la couche physique selon le modèle OSI (de l'anglais « Open Systems Interconnection » ou en français « Interconnexion de systèmes ouverts »), c'est-à-dire par exemple un intervalle temporel alloué pour l'émission d'un signal en TDMA (de l'anglais « Time Division Multiple Access » ou « Accès multiple à répartition dans le temps »), un code d'étalement en CDMA (de l'anglais « Code Division Multiple Access » ou en français
« Accès multiple par répartition en code »), un protocole de communication.
Selon une variante, le groupe de paramètres ne comprend qu'un seul ou deux ou trois des paramètres listés ci-dessus. Selon une autre variante, le paramètre à configurer est combinaison d'au moins deux des paramètres du groupe de paramètres définis ci-dessus, par exemple une combinaison associant un paramètre spatial à un paramètre de couche physique.
Le choix du ou des paramètres à appliquer aux points d'accès du premier réseau est déterminé à partir du bilan de liaison établi pour le deuxième réseau. Le bilan de liaison du deuxième réseau traduit la qualité de la liaison entre un nœud du deuxième réseau et un autre nœud du deuxième réseau. Ainsi, le bilan de liaison global du deuxième réseau regroupe un ensemble de valeurs représentatives de la qualité de liaison pour chaque couple nœud émetteur/nœud récepteur et est représentée sous la forme d'une matrice NxN, où N est le nombre de nœuds du deuxième réseau. Ainsi chaque nœud émet un signal représentatif d'un identifiant du nœud émetteur du signal. Les nœuds recevant le signal émis estime avantageusement le RSSI (de l'anglais « Received Signal Strength Indicator » ou en français « Indicateur de puissance de signal reçu ») du signal reçu et décode le signal pour en extraire l'identifiant du nœud émetteur du signal. Une information représentative de l'identifiant du nœud émetteur associé au RSSI estimé est stocké dans chaque nœud ayant estimé le RSSI et cette information est transmise à un contrôleur du deuxième réseau centralisant tous les couples identifiant d'émetteur/RSSI estimé signal reçu.
Le RSSI estimé pour chaque couple nœud émetteur/nœud récepteur est un
indicateur de la qualité de la liaison pour chaque couple nœud émetteur/nœud récepteur.
Selon une variante, un autre indicateur représentatif de la qualité de la liaison entre un nœud émetteur et un nœud récepteur est le taux d'erreur binaire BER (de l'anglais « Bit Error Rate ») ou du taux d'erreur de trame FER (de l'anglais « Frame Error Rate »). De la même manière que pour le RSSI, le BER ou le FER est estimé à partir d'un signal reçu par un nœud, le signal étant émis par un autre nœud du deuxième réseau, selon toute méthode connue de l'homme du métier. Chaque nœud du deuxième réseau émet un signal représentatif de son identifiant et les nœuds recevant ce signal estime le BER ou le FER. Un contrôleur centralise ces informations et établit une matrice représentative du bilan de liaison du deuxième réseau.
Chaque zone de l'espace physique à couvrir par les points d'accès du premier réseau contenant un unique nœud du deuxième réseau, le bilan de liaison déterminé entre un nœud i et un nœud j du deuxième réseau correspond au bilan de liaison déterminé entre une zone i et une zone j de l'espace physique.
Le bilan de liaison du deuxième réseau est traduit en bilan de liaison du premier réseau, selon toute méthode connue de l'homme du métier, par exemple par calcul ou à partir de tables ou modèles déterminés de manière empirique, en fonction des paramètres représentatifs des nœuds du deuxième réseau et des points d'accès du premier réseau. Des paramètres représentatifs sont par exemple le ou les gains d'antenne, la puissance d'émission, la fréquence de canal... Le choix du ou des paramètres à configurer pour l'un au moins des points d'accès du premier réseau est réalisé avantageusement à l'aide d'un algorithme d'essais et d'erreurs permettant d'aboutir aux paramètres des points d'accès optimaux pour couvrir au mieux l'espace physique à couvrir en limitant par exemple les interférences entre les points d'accès et à l'extérieur de l'espace physique. Selon une variante, seule une partie du bilan de liaison correspondant à une partie des nœuds du deuxième réseau est déterminée.
L'espace physique à couvrir est avantageusement déterminé par un utilisateur du premier réseau.
La figure 5 illustre un procédé de configuration d'un réseau sans fil du système 1 , selon un exemple de mise en œuvre non limitatif particulièrement avantageux de l'invention.
Au cours d'une étape d'initialisation 50, les différents paramètres des nœuds 101 à 108 sont mis à jour. En particulier, les paramètres correspondant aux signaux à émettre et aux le cas échéant sous-porteuses correspondantes sont initialisés d'une manière quelconque (par exemple suite à la réception de messages d'initialisation émis par un serveur non représenté du système 1 , ou encore par des commandes d'un opérateur).
Ensuite, au cours d'une étape 51 , un espace physique correspondant à la zone de couverture attendue des points d'accès du premier réseau, par exemple un réseau Wi-Fi, est déterminé. La zone de couverture attendue correspond à l'espace qu'un utilisateur du réseau sans fil souhaite voir couvert par les points d'accès, par exemple l'étage d'un immeuble ou une maison. La définition de l'espace physique est avantageusement réalisée en plusieurs étapes. Premièrement, l'espace physique est partagé en une ou plusieurs partitions physiques. La partition de l'espace répond à plusieurs contraintes. Chaque partition contient un nœud d'un deuxième réseau, par exemple un réseau maillé de type « Zigbee ». Par ailleurs, les obstacles physiques ayant une incidence sur la propagation des signaux émis par les nœuds du deuxième réseau sont pris en compte pour la définition des partitions physiques : par exemple parois internes, murs extérieurs, plafond, sol, etc. Concernant les pièces d'un immeuble ou d'une maison, une pièce aux dimensions réduites (par exemple 5 m sur 5 m) contenant un nœud du deuxième réseau définit une partition physique. Une pièce de dimensions plus importantes (par exemple 10 m sur 10 m) contenant plusieurs nœuds du deuxième réseau contient alors autant de partitions physiques qu'il y a de nœuds. Si la zone de couverture des points d'accès du premier réseau doit s'étendre à l'extérieur d'un espace interne défini par une cloison ou mur extérieur, l'espace extérieur que l'utilisateur du premier réseau souhaite voir couvert par les points d'accès du premier réseau est également partitionné en partitions physiques contenant chacune un nœud du deuxième réseau. Les obstacles physiques ayant une incidence sur la propagation des signaux émis par les nœuds du deuxième réseau sont également avantageusement pris en compte pour la définition des partitions physiques extérieures. Une fois les partitions physiques de l'espace physique définies, un identifiant (par exemple un numéro croissant) est assigné à chacune des partitions physiques. De manière avantageuse, la position géographique du nœud dans chacune des partitions physiques est précisée dans un mode plan de l'espace physique, c'est-à-dire selon deux
axes x et y, x représentant par exemple la longueur de l'espace physique et y sa largeur. Selon une variante, la position du nœud dans l'espace physique prend en compte la composante suivant un axe z représentée par la hauteur de la partition physique, l'espace physique étant alors représenté en mode tridimensionnel. Selon une variante, la position du nœud dans une partition physique est définie à partir de critères approximatifs, par exemple coin supérieur droit ou gauche, coin inférieur droit ou gauche, centre de la partition, milieu de la paroi supérieure ou inférieure, milieu de la paroi droite ou gauche en mode plan et près du sol, près du plafond, à mi-hauteur en mode tridimensionnel intégrant la composante z. Selon une autre variante, la position du nœud dans une partition physique est définie de manière précise avec les coordonnées exactes du nœud dans la partition.
De manière avantageuse, tout ou partie des informations représentatives de la définition de l'espace physique, c'est-à-dire les informations relatives aux partitions de l'espace physique et/ou les informations relatives à la position géographique d'un nœud dans une partition, sont enregistrées dans une mémoire d'un dispositif de gestion du deuxième réseau. Selon une variante, les informations représentatives de la définition de l'espace physique sont enregistrées dans une mémoire d'un dispositif de gestion du premier réseau ou directement dans un des points d'accès du premier réseau, par exemple un point d'accès maître.
Puis au cours d'une étape 52, une requête pour obtenir une partie ou l'intégralité du bilan de liaison du deuxième réseau, par exemple un réseau maillé de type « Zigbee », est reçue par un élément du deuxième réseau, par exemple un contrôleur du deuxième réseau ou un ou plusieurs nœuds du deuxième réseau. Avantageusement, cette requête est émise par un élément du premier réseau, par exemple un contrôleur ou un point d'accès du premier réseau. Selon une variante, cette requête est émise par une personne en charge de la mise en œuvre ou de la gestion du premier réseau. Selon une autre variante, cette requête est émise par un contrôleur du deuxième réseau à destination d'un ou plusieurs nœuds du deuxième réseau. La requête pour obtenir tout ou partie du bilan de liaison du deuxième réseau est émise de manière avantageuse avant l'installation et le paramétrage des points d'accès du premier réseau dans l'espace physique. Selon une variante, la requête est émise à intervalles réguliers, par exemple tous les jours ou toutes les heures. Selon une autre variante, la requête est émise après toute modification d'un ou plusieurs paramètres de nœuds du
deuxième réseau, par exemple ajout ou suppression d'un ou plusieurs nœuds, modification de la fréquence de canal d'émission d'au moins un des nœuds, déplacement d'un ou plusieurs nœuds modifiant la définition de l'espace physique, etc. Puis au cours d'une étape 53, une partie du bilan de liaison du deuxième réseau ou l'intégralité du bilan de liaison du deuxième réseau est reçue par un contrôleur du deuxième réseau. De manière avantageuse, tout ou partie du bilan de liaison du deuxième réseau est reçu par un dispositif appartenant au premier réseau, par exemple un contrôleur ou un point d'accès. Selon une variante, le bilan de liaison est reçu par un des nœuds du deuxième réseau, par exemple un nœud maître.
Au cours d'une étape 54, une partie ou l'ensemble du bilan de liaison du deuxième réseau est déterminé. Pour ce faire, le contrôleur du deuxième réseau, connecté au deuxième réseau par liaison filaire ou sans fil, initialise les paramètres du deuxième réseau, par exemple la fréquence de canal du deuxième réseau. Chaque nœud composant le deuxième réseau émet alors son propre pilote à destination de l'ensemble des autres nœuds composant le deuxième réseau, le pilote de chaque nœud comprenant un identifiant de nœud. Chaque nœud recevant le pilote ainsi émis décode le pilote et enregistre l'identifiant compris dans le pilote reçu dans une mémoire ou dans une table. Pour chaque pilote reçu, le nœud estime le RSSI (de l'anglais « Received Signal Strength Indicator » ou en français « Indicateur de puissance de signal reçu ») du signal reçu contenant le pilote considéré et l'enregistre dans une mémoire ou dans une table en faisant le lien avec l'identifiant du nœud émetteur du signal dont la puissance reçue RSSI a été estimée. Ainsi, chaque nœud du deuxième réseau stocke pour chaque signal reçu contenant un pilote émis par un autre nœud l'identifiant du nœud émetteur du pilote et stocke en regard de l'information représentative de l'identifiant du pilote la valeur estimée de RSSI du signal reçu contenant le pilote en question. Une fois les mesures de RSSI effectuées par tous les nœuds, chaque nœud émet à destination du contrôleur les valeurs de RSSI mesurées associées aux identifiants des nœuds émetteur, ainsi que l'identifiant du nœud ayant effectué ces mesures. Le contrôleur centralise ainsi toutes les mesures de RSSI effectuées par l'ensemble des nœuds du deuxième réseau associées aux identifiants des couples nœuds émetteurs / nœuds récepteur. Une matrice contenant les valeurs de RSSI estimées est alors obtenue, matrice NxN où N est le nombre de nœuds, ou matrice 8 x 8
dans le système de la figure 1 où le deuxième réseau comprend 8 nœuds. On obtient donc la matrice suivante pour un réseau comprenant N nœuds :
Ainsi, la matrice (1 ) NxN contient les valeurs mesurées de RSSI pour chaque couple nœud émetteur / nœud récepteur du deuxième réseau. P21 est le RSSI mesuré par le nœud N2 d'un signal émis par le nœud N1, P31 est le RSSI mesuré par le nœud N3 d'un signal émis par le nœud N1, P12 est le RSSI mesuré par le nœud N1 d'un signal émis par le nœud N2 et ainsi de suite. Dans le cas où le pilote émis par un nœud j n'a pas été reçu ou compris par un nœud i, la valeur du RSSI correspondant est non déterminée.
Dans le système de la figure 1 où le deuxième réseau comprend 8 nœuds, on obtient la matrice suivante :
Comme chaque partition physique de l'espace physique contient un unique nœud, le numéro du nœud N1 à NN correspond également au numéro ou à l'identifiant de la partition physique.
A partir de la matrice comprenant les valeurs estimées de RSSI pour chaque couple nœud émetteur / nœud récepteur, il est possible d'en déduire la matrice du bilan de liaison en appliquant à chaque élément de la matrice le calcul suivant :
Ly=Py - GainAntenne(i) - GainAntenne(j) -PuissanceEmise(j) - Cy
(Equation 1 )
où Ly correspond à la valeur en dB du bilan de liaison entre les partitions i et j, Py correspond au RSSI (signal émis par j et reçu par i), GainAntenne(i) correspond à la différence de gain de l'antenne du nœud récepteur par rapport à antenne omnidirectionnelle (ou partition réceptrice) i, GainAntenne(j) correspond à la différence de gain de l'antenne du nœud émetteur j par rapport à antenne omnidirectionnelle (ou partition émettrice), PuissanceEmise(j) correspond à la puissance d'émission du nœud émetteur j (ou partition émettrice) et Cy est une constante. Cy est par défaut nul ; sinon C, qui dépend de la précision de la position géographique des nœuds i et j dans leur partitions physiques respectives, prend une valeur non nulle qui est déterminée par calcul théorique ou par l'expérience.
Dans le cas où le pilote émis par un nœud j n'a pas été reçu ou compris par un nœud i, c'est-à-dire lorsque la valeur du RSSI correspondant est non déterminée, la valeur du bilan de liaison entre les nœuds i et j est infinie. On obtient alors la matrice du bilan de liaison suivante :
L84 Matrice (3) 8x8
De manière avantageuse, l'étape 54 reboucle sur elle-même et le contrôleur du deuxième réseau réinitialise le deuxième réseau en assignant une autre valeur pour la fréquence de canal utilisée par les nœuds du deuxième réseau. Le RSSI pour chaque couple nœud émetteur / nœud récepteur est alors estimée à nouveau et le bilan de liaison déterminée à nouveau sur la base de la nouvelle fréquence de canal utilisée. Cette
opération est avantageusement réitérée pour plusieurs fréquences de canal. La matrice du bilan de liaison du deuxième réseau est alors déterminée en moyennant toutes les valeurs de bilan de liaison calculées pour les différentes fréquences de canal utilisées. Le résultat obtenu présente ainsi l'avantage d'être plus précis et moins dépendant de la diversité fréquentielle du canal de fréquence. Selon une variante, les fréquences de canal utilisées pour le calcul du bilan de liaison appartiennent à une même bande de fréquence, par exemple la bande de fréquence 2,4 GHz ou la bande de fréquence 5 GHz. Selon une variante, le bilan de liaison du deuxième réseau est déterminé pour une partie seulement du deuxième réseau, c'est-à-dire pour une partie des nœuds du (ou des partitions couvertes par le) deuxième réseau. Le bilan de liaison est par exemple déterminé par les nœuds N1 , N2, N7 et N8 seulement ou pour les nœuds N3, N4, N5 et N6 seulement. Selon une autre variante, une partie du bilan de liaison est reçue comme décrit à l'étape 53 et une autre partie (ou la partie complémentaire) du bilan de liaison du deuxième réseau est déterminée comme décrit à l'étape 54.
Puis au cours d'une étape 55, le bilan de liaison du premier réseau, par exemple un réseau Wi-Fi, est déterminé. Pour ce faire, chaque élément de la matrice du bilan de liaison du deuxième réseau Ly est traduit en un élément L'y représentatif du bilan de liaison entre les partitions i et j dans le premier réseau. Ainsi, à chaque élément Ly est appliquée la formule suivante pour obtenir L'y :
L'y = Ly + 201OgI0(F2ZF1) + 10log-ιo(LargeurCanal2/LargeurCanal-ι) - C
(équation 2)
où L'y représente le bilan de liaison du premier réseau entre les partitions i et j exprimé en dB ; Ly représente le bilan de liaison du deuxième réseau entre les partitions i et j exprimé en dB ; F2 est la fréquence utilisée par le deuxième réseau, par exemple 2,4 GHz ; F1 est la fréquence utilisée par le premier réseau, par exemple 5 GHz ; LargeurCanal2 est la largeur d'un canal dans le deuxième réseau, par exemple 200 kHz ; LargeurCanah est la largeur d'un canal dans le premier réseau, par exemple 20 MHz ; C est une constante déterminée par le calcul théorique de différence d'absorption entre les deux fréquences F1 et F2 ou par l'expérience.
Dans le cas où Ly prend une valeur non déterminée, L'y prend également une valeur non déterminée. On obtient ainsi la matrice représentative du bilan de liaison du premier réseau :
N N, N, N, N< N, N. N0
N j , j , j , j , j , j , j ,
D J^ 21 J^ 31 J^ 41 J^ 51 J^ g1 J^ 71 1-, , i NV 9 L J1'. 1.2 D L v) LJ 49 LI ,9 Li c7 Li 79 Li .
N, T ' T '
' Yi 23 D ' 43 63 ' 73 ' 83
N, L\ 14 ' 24 34 D ' 64 L\ 84 Matrice (4) 8x8 i Nτ 5 T ' 15 T ' 25 T ' T ''45 D / ' / ' / '
N7 L 17 ' 27 ' 37 47 ' 57 ' 67 D L\ 87
N0 L. 18 ' 28 ' 38 48 ' 58 L' 68 ^'78 D
Selon une variante, le bilan de liaison du premier réseau est déterminé par conversion de la matrice du bilan de liaison du deuxième réseau à partir de tables de conversion déterminées de manière empirique. De manière avantageuse, la matrice de bilan de liaison du premier réseau est convertie en matrice de signal reçu du premier réseau par addition à chaque élément de la matrice du bilan de liaison de la puissance d'émission (exprimée en dB) de nœuds constituant le premier réseau et des différence de gains d'antenne émission et réception par rapport à une antenne omnidirectionnelle.
Selon une variante, une marge d'erreur déterminée de manière empirique ou par calcul théorique selon toute méthode connue de l'homme du métier est ajoutée à chaque élément de la matrice du bilan de liaison du premier réseau, par exemple égale à 10 dB plus ou moins 5 dB. L'ajout d'une telle marge d'erreur permet de prendre en compte les défauts d'échantillonnage spatial du deuxième réseau, les dispersions apparaissant dans une partition physique ainsi que l'erreur de traduction pour passer de la fréquence du deuxième réseau à la fréquence du premier réseau.
Selon une autre variante, la matrice du bilan de liaison du premier réseau est convertie en matrice creuse en retirant de chaque élément de la matrice de bilan de liaison une valeur seuil représentative d'un seuil de sensibilité du premier réseau (par exemple -60 ou -80 dBm). Cette matrice creuse permet ainsi de faire apparaître des vides représentatifs des interconnexions impossibles entre deux partitions physiques ainsi que des
marges de fonctionnement (ou marges de liaison) exprimées en dB. Les marges de fonctionnement du premier réseau sont d'autant plus positives que l'interconnexion entre deux partitions physiques est bonne. La valeur seuil représentative du seuil de sensibilité du premier réseau est avantageusement dépendante du type de modulation appliquée lors de rémission de signaux par un point d'accès du premier réseau, par exemple modulation de sous-porteuse en QAM (de l'anglais « Quadrature Amplitude Modulation » ou en français « Modulation d'amplitude en quadrature »), BPSK (de l'anglais « Binary Phase-Shift Keying » ou en français « Modulation par déplacement de phase binaire »), QPSK (de l'anglais « Quadrature Phase-Shift Keying » ou en français « Modulation par déplacement de phase en quadrature »).
Selon une autre variante, la matrice du bilan de liaison du premier réseau est convertie en une matrice faisant apparaître le niveau d'interférences générées sur des zones de chevauchement de deux partitions physiques. Une telle matrice est obtenue en retirant de chaque élément de la matrice représentative du bilan de liaison du premier réseau une valeur seuil signal sur bruit ou signal sur interfèrent C/l, pour une valeur de puissance d'émission par défaut de chaque nœud du premier réseau. Les valeurs obtenues sont d'autant plus positives que les interférences apparaissant entre deux partitions physiques sont importantes. Une telle matrice offre l'avantage de situer rapidement entre quelles partitions les interférences seront les plus importantes, et donc où la connectivité sera moins bonne. Avant de déterminer le bilan de liaison du premier réseau, les paramètres du deuxième réseau sont mémorisés, par exemple dans un contrôleur ou un nœud du deuxième réseau, ou dans un contrôleur ou un point d'accès du premier réseau. Les paramètres du deuxième réseau appartiennent à un groupe comprenant : - une liste de fréquences utilisables par les nœuds du deuxième réseau ;
- une liste de nœuds du deuxième réseau disponibles pour établir une matrice de bilan de liaison du deuxième réseau ;
- la puissance d'émission utilisée pour chacun des nœuds pour calculer le bilan de liaison du deuxième réseau, la puissance d'émission maximale admissible étant avantageusement utilisée pour déterminer le bilan de liaison ;
- une valeur de gain d'antenne de chaque nœud du deuxième réseau, le gain d'antenne étant avantageusement identique pour chacun des nœuds ; et
- pour chaque nœud, un identifiant de partition physique associée au nœud, c'est-à-dire comprenant le nœud.
De la même manière, les paramètres généraux du premier réseau sont avantageusement connus et mémorisés avant de déterminer le bilan de liaison du premier réseau. Les paramètres généraux comprennent par exemple la fréquence de canal utilisée, la largeur de canal, la ou les puissances d'émission, le ou les gains d'antenne. Selon une variante, des spécificités de certains nœuds (par exemple points d'accès, stations mobiles du premier réseau) du premier réseau sont prises en compte pour la détermination du bilan de liaison du premier réseau, par exemple une puissance d'émission différente de celle utilisée par d'autres nœuds, localisation imposée d'un ou plusieurs nœuds.
Enfin, au cours d'une étape 56, un ou plusieurs des paramètres des points d'accès du premier réseau, par exemple un réseau Wi-Fi, sont configurés. Les paramètres à configurer appartiennent à un groupe comprenant : - un paramètre spatial, c'est-à-dire par exemple la localisation du point d'accès dans l'espace physique et/ou dans une partition physique, un nombre de points d'accès à installer pour couvrir l'espace physique, une direction d'une ou plusieurs antennes ;
- un paramètre de couche physique, c'est-à-dire par exemple une fréquence de canal d'émission, une largeur de canal d'émission, une puissance d'émission ; et
- un paramètre de couche supérieure à la couche physique selon le modèle OSI (de l'anglais « Open Systems Interconnection » ou en français « Interconnexion de systèmes ouverts »), c'est-à-dire par exemple un intervalle temporel alloué pour l'émission d'un signal en
TDMA (de l'anglais « Time Division Multiple Access » ou « Accès multiple à répartition dans le temps »), un code d'étalement en CDMA (de l'anglais « Code Division Multiple Access » ou en français « Accès multiple par répartition en code »), un protocole de communication.
Selon une variante, le groupe de paramètres ne comprend qu'un seul ou deux ou trois des paramètres listés ci-dessus. Selon une autre
variante, les premier et deuxième paramètres sont une combinaison d'au moins deux des paramètres du groupe de paramètres définis ci-dessus, par exemple une combinaison associant un paramètre spatial à un paramètre de couche physique. Le choix du ou des paramètres à configurer pour l'un au moins des points d'accès du premier réseau est réalisé avantageusement à l'aide d'un algorithme d'essais et d'erreurs permettant d'aboutir aux paramètres des points d'accès optimaux pour couvrir au mieux l'espace physique à couvrir en limitant par exemple les interférences entre les points d'accès et à l'extérieur de l'espace physique. La couverture géographique d'émission que doit assurer un point d'accès est calculée par exemple à partir d'une matrice creuse déterminée à l'étape précédente. A partir d'une matrice faisant apparaître le niveau d'interférences, telle que déterminée à l'étape précédente, les interférences mutuelles apparaissant en chaque position d'un nœud (par exemple une station mobile) du premier réseau sont déterminées par rapport aux positions possibles des points d'accès du premier réseau. L'algorithme d'essais et d'erreurs permet ainsi de modéliser par combinaison de tous les paramètres notamment l'emplacement des points d'accès dans l'espace physique (par exemple indication de la partition physique dans laquelle doit se placer un point d'accès), le nombre de points d'accès nécessaires, la puissance d'émission minimale à appliquer à chaque point d'accès, la fréquence de canal d'émission à utiliser par chaque point d'accès...
Selon une variante, des paramètres prioritaires sont renseignés, par exemple puissance maximale d'émission des points d'accès, nombre de points d'accès, position du ou des points d'accès et les paramètres de configuration restants sont calculés en fonction de ces paramètres prioritaires imposés.
Bien entendu, l'invention ne se limite pas aux modes de réalisation décrits précédemment.
En particulier, l'invention n'est pas limitée à un premier réseau comprenant deux points d'accès et à un deuxième réseau comprenant huit nœuds mais s'étend à un système comprenant un premier réseau comprenant au moins un point d'accès et un deuxième réseau comprenant au moins deux nœuds.
Le premier réseau n'est pas limité à un réseau Wi-Fi utilisant une bande de fréquence 5 GHz mais s'étend à tout réseau sans fil de type WLAN, tel que par exemple HiperLAN2 ou Femto utilisant LTE (de l'anglais « Long Terme Evolution » ou en français « Evolution à long terme ») ou utilisant HSDPA (de l'anglais « High Speed Downlink Packet Access » ou en français « Accès haut débit aux paquets descendants »). De la même manière, le deuxième réseau n'est pas limité à un réseau maillé à nœuds légers de type « Zigbee » mais s'étend à tout réseau sans fil de type WLAN ou WPAN (de l'anglais « Wireless Personal Area Network » ou en français « Réseau personnel sans fil »), tel que par exemple un réseau Wi-Fi utilisant la bande de fréquence 2,4GHz (standards IEEE 802.1 1 b ou IEEE 802.1 1 g), un réseau de type Bluetooth (standard IEEE 802.15.1 ) ou un réseau ETSI HiperPAN.
Selon une variante, le bilan de liaison du deuxième réseau est déterminé à partir du taux d'erreur binaire BER (de l'anglais « Bit Error Rate ») ou du taux d'erreur de trame FER (de l'anglais « Frame Error Rate »). Ainsi, le BER ou le FER est estimé par un nœud recevant un signal émis par un autre nœud, le signal étant représentatif d'un identifiant du nœud émetteur du signal. Une matrice regroupant les valeurs estimées de BER ou FER pour chaque couple nœud émetteur/nœud récepteur est ainsi obtenue, permettant de définir une matrice représentative du bilan de liaison du deuxième réseau.
Selon une autre variante, chaque zone ou partition physique de l'espace physique contient plus d'un nœud du deuxième réseau, par exemple 2 ou 3 nœuds. La valeur du RSSI estimé entre deux partitions i et j comprenant plusieurs nœuds correspond à la moyenne des RSSI mesurés par exemple par les nœuds de la partition i recevant chacun un ou plusieurs signaux émis par chaque nœud de la partition j. Le bilan de liaison établi entre une partition i et une partition j correspond à la moyenne des bilans de liaison pour chaque couple possible nœud de la partition i / nœud de la partition j.