PROCEDE DE RETRANSMISSION A REDONDANCE INCREMENTALE POUR DES PAQUETS FRAGMENTES

L'invention concerne, notamment, un procédé de retransmission incrémentale adapté aux transmissions de paquets fragmentés ou encore aux transmissions de données pouvant être fragmentées. Elle s'applique, par exemple, dans des réseaux de télécommunications, et plus précisément, celui des réseaux sans fil.

Elle est utilisée pour transmettre les SDU ou Services rendus par une couche du modèle OSI à une couche adjacente, (en anglo-saxon Service Data Unit) dans un réseau utilisant, par exemple, le protocole IP. La fragmentation est définie dans le contexte de la présente invention comme permettant une adaptation de la taille de paquets entre la couche d'accès au milieu ou MAC et la couche supérieure.

A débit de données constant, toutes les méthodes d'accès radio n'ont pas les mêmes performances (délai, gigue, taux d'erreur paquet, etc.) en sortie de la couche d'accès au support habituellement désignée par les initiales MAC (en anglo-saxon abrégé de Médium Access Control), et après le réassemblage des unités de protocole de réseau ou PDU (abréviation anglaise de Protocol Data Unit), correspondant à l'ensemble des informations échangées entre niveaux dans le système des couches modèles OSI, au niveau de la couche IP (Internet Protocol) ou de tout autre protocole dans lequel les paquets de données à transmettre peuvent être fragmentés. Le document intitulé « MSDU-Based ARQ Scheme for IP-Level Performance Maximization », de Youngkyu Choi et al publié dans le livre IEEE Globecom 2005 proceedings, divulgue une solution incluant la couche d'accès radio et la couche IP, afin d'optimiser les performances au niveau IP. Dans ce document, l'idée est d'utiliser au niveau de la couche d'accès radio, le fait que les paquets MAC à transmettre appartiennent à un même paquet IP. Se basant sur une couche d'accès radio ARQ conventionnelle, système de

retransmission sur détection d'erreurs (en anglais Automatic Repeat Request), l'idée est de transférer la persistance de l'ARQ pour chacun des paquets MAC (stratégie MPDU Mac Protocol Data Unit) en un crédit global de retransmission pour l'ensemble des paquets MAC constituant le paquet IP (stratégie MSDU pour Mac Service Data Unit, unité de données de service MAC). Le gain en performances au niveau IP entre les deux approches est très significatif.

De manière plus générale, l'art antérieur permet d'améliorer les performances au niveau IP, en prenant en compte au niveau MAC, le fait que ces paquets MAC proviennent d'un même paquet IP. Cette stratégie s'applique à un contexte plus général que celui du protocole internet, lorsque les paquets MAC transmis proviennent d'une fragmentation d'un paquet plus grand. La figure 1 schématise un exemple d'implémentation d'un procédé selon l'art antérieur. La partie I correspond à un émetteur, la partie II au canal de transmission, la partie III au récepteur. Le procédé selon l'art antérieur exécute les étapes suivantes : Au niveau de l'émetteur, un paquet SDU est fragmenté, 1 , en plusieurs paquets PDU(i), 2. Le procédé initialise ensuite un compteur C_MSDU correspondant à un crédit global de retransmission et initialise i=1 , 3, puis code le PDU(i) concerné avec un CRC, 4. Il décrémente ensuite le compteur C_MSDU d'une unité, 5, puis le PDU(i) est transmis, 6, à travers le canal de transmission II, pour être reçu au niveau de la partie récepteur III. Le récepteur 7 décode le CRC, et vérifie s'il y a une erreur de transmission, 8. Dans le cas où il n'y a pas d'erreur, le récepteur retourne l'accusé de réception ACK, acquittement correct de la transmission, 9, à l'émetteur, et sauvegarde les PDU(i) correspondant au SDU transmis, 10, il teste ensuite 11 , si tous les PDU ont été transmis, et si oui il les réassemble, 12, pour obtenir le SDU, sinon il attend les autres paquets. Dans le cas où le récepteur détecte une erreur, il retourne l'accusé NACK, 13, vers le récepteur.

Les accusés de réception ACK ou NACK sont renvoyés vers l'émetteur, réception de l'acquittement 14. L'émetteur vérifie si le paquet est erroné, 15. Si le paquet est valable, il teste 16, si tous les PDU ont été transmis, si oui, l'émetteur valide la transmission du SDU, 17. Dans le cas où tous les PDU n'ont pas été transmis, alors on passe au PDU suivant, 18, et on retourne à l'étape de codage 4.

Dans le cas où le paquet est erroné, alors on teste si le compteur C_MSDU est supérieur au nombre N de PDU constituant le paquet moins le nombre de PDU déjà transmis, 19. Dans le cas où la valeur de ce compteur est supérieure, ce qui correspond au fait qu'il existe encore du crédit pour transmettre les paquets, le procédé réitère les étapes à partir de l'étape de transmission du PDU(i), 6.

Dans le cas contraire, le crédit autorisé est épuisé, alors l'émetteur décrète un échec de transmission du SDU, 20.

L'idée de la présente invention consiste, notamment, à utiliser une technique de retransmission, par exemple, avec redondance incrémentale au niveau de la couche MAC à la place de la technique classique ARQ (Automatic Repeat Request). L'idée de l'invention consiste, notamment, à mettre en œuvre la redondance incrémentale au niveau de la couche d'accès au milieu ou MAC, puis à mettre en œuvre, de manière associée, une gestion du nombre de retransmissions qui peut dépendre soit du nombre de fragments transmis (les fragments étant les paquets MAC obtenus après codage du PDU), soit du nombre de PDU transmis.

L'invention concerne un procédé de retransmission à redondance incrémentale, adapté aux transmissions de paquets pouvant être fragmentés en N paquets indicés i caractérisé en ce qu'il comporte en combinaison au moins les étapes suivantes :

1 - Recevoir un paquet IP provenant des couches supérieures (SDU),

2 - Diviser ce SDU en N paquets MAC (PDU),

3 - initialiser (32, 62) le compteur C_MSDU correspondant au crédit global de retransmission à N ^* M, où M est le nombre de transmission/retransmissions autorisées pour chaque PDU, 4 -initialiser i à une valeur donnée, i correspondant à l'indice du PDU qui va être transmis,

5 - coder (33, 63) un paquet PDU(i) avec un codeur convolutif de rendement 1 /K, K paquets MAC sont obtenus, un paquet contenant le PDU et (K-1 ) paquets contenant la redondance, chacun des K paquets MAC est noté P.MAC(i)(k) avec k variant de 1 à K,

6 - poser k=1 et transmettre le PDU n °i obtenu après codage (soit P.MAC(i)(1 )),

7 - décrémenter (37, 66) le compteur de crédit de retransmission, C_MSDU de une unité, 8 - s'il n'y a pas d'erreur, transmettre un accusé réception ACK à l'émetteur et vérifier la valeur de i,

• si i=N, alors tous les PDU ont été transmis avec succès, on réassemble le SDU,

• si i<N et si C_MSDU est supérieur au nombre de PDU qui n'ont pas encore été transmis, incrémenter i d'une unité et revenir à l'étape 5,

• si i<N et C_MSDU est inférieur au nombre de PDU qui n'ont pas encore été transmis, alors décréter l'échec de la transmission du SDU. 9 s'il y a des erreurs, envoyer un NACK à l'émetteur et vérifier la valeur de C_MSDU :

• si C_MSDU est inférieur au nombre de PDU qui n'ont pas encore été transmis alors décréter l'échec de la transmission du SDU, • si C_MSDU est supérieur au nombre de PDU qui n'ont pas encore été transmis et que les (K-1 ) blocs de redondance

associés au PDU n °i n'ont pas été transmis, alors incrémenter k d'une unité et transmettre le paquet MAC noté P.MAC(i)(k) et revenir à l'étape 8

• si C_MSDU est supérieur au nombre de PDU qui n'ont pas encore été transmis et que tous les blocs, information et redondance compris, obtenus après codage du PDU n °i ont été transmis, alors revenir à l'étape 6 sans modifier la valeur de i.

Selon un mode de réalisation, il peut comporter au moins les étapes suivantes : o générer des redondances incrémentales à partir du paquet MAC n °i avec un code mère de rendement 1/K afin d'obtenir K fragments P.MAC(i)(k) (1 <k≤K) pour le paquet MAC(i) correspondant. Dans le cas où il n'y a pas d'erreur dans la transmission du fragment, (ACK reçu du récepteur vers l'émetteur), tester si i= N,

Si oui, décréter le succès de la transmission. Sinon, incrémenter i et aller à l'étape de codage du PDU(i). Dans le cas où il y a des erreurs dans la transmission du fragment, (NACK reçu du récepteur vers l'émetteur), exécuter les étapes suivantes : o Tester si le nombre total de fragments P.MAC(i)(k) transmis est égal à une valeur donnée K ?

Si oui, réinitialiser k à 1 , et aller à l'étape de décrémentation du compteur de crédit de transmission. Si non incrémenter k.

Selon un mode de réalisation, on code une fois le paquet MAC avec un code correcteur d'erreur en un paquet FRG qui est retransmis un nombre de fois donné.

Le procédé selon l'invention présente notamment les avantages suivants :

• L'utilisation de la retransmission avec redondance incrémentale au niveau de la couche MAC permet d'obtenir une adaptation de lien automatique, correspondant à un code correcteur à capacité de correction variable, s'adaptant automatiquement à l'état du canal de transmission,

• II permet de diminuer le taux d'erreur paquet, le délai et la gigue au niveau IP, ou au niveau du protocole utilisé.

D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront mieux à la lecture de la description qui suit d'un exemple de réalisation donné à titre illustratif et nullement limitatif, annexé des figures qui représentent :

• La figure 1 un exemple d'implémentation pour un procédé selon l'art antérieur, • La figure 2 un exemple de dispositif pour la mise en œuvre du procédé selon l'invention,

• La figure 3 un exemple d'application dans laquelle le procédé selon l'invention peut être implémenté,

• La figure 4 un schéma d'implémentation du procédé selon l'invention, et

• La figure 5 un schéma d'une variante de réalisation sans redondance incrémentale.

Afin de mieux faire comprendre l'objet de la présente invention, la description qui suit est donnée à titre illustratif et non limitatif dans le cadre d'un réseau fonctionnant avec le protocole Internet.

La figure 2 représente un exemple de schéma de système centralisé permettant la mise en œuvre du procédé selon l'invention. Le schéma comporte une station de base, jouant le rôle d'émetteur, 21 , un premier récepteur 22, et un deuxième récepteur 23 correspondant respectivement à

un premier et un deuxième utilisateur. Les utilisateurs sont des abonnés mobiles ou pas.

La liaison descendante, c'est-à-dire, le sens dans lequel sont transférées les données utiles, de la station de base vers les abonnés est représentée par la flèche 24.

Le procédé selon l'invention s'applique aussi dans le cas d'une liaison montante, les données étant transférées des abonnés vers une station centrale, la liaison étant représentée par la flèche 25. Dans ce cas d'application, les utilisateurs jouent alors le rôle d'émetteur et la station de base le rôle de récepteur.

Un émetteur et un récepteur faisant partie du système de transmission sont équipés de moyens de communication permettant aux différents éléments émetteurs, récepteurs formant et d'un module de type processeur permettant l'exécution des étapes du procédé décrites ci-après en relation avec la figure 3.

Au niveau de l'émetteur, un paquet MAC est mis sous la forme d'une trame, puis passe dans un modulateur avant d'être transmis à un émetteur comprenant une antenne d'émission. Au niveau de la réception, le signal S reçu au niveau de l'antenne de réception 26 passe dans un démodulateur 27, puis un dispositif 28, permettant de retrouver la trame initiale (détramage). Le paquet est ensuite transmis à un processeur 29 qui va exécuter les étapes du procédé et générer des paquets non-fragmentés au dispositif de routage R. Il est bien entendu que, sans sortir du cadre de l'invention, ce schéma donné à titre non limitatif peut comporter un nombre d'utilisateurs supérieur à deux. La figure 3 schématise un exemple d'implémentation du procédé selon l'invention. Elle comporte une partie émetteur I, une partie canal de transmission II, une partie récepteur III. Le procédé selon l'invention comporte, par exemple, les étapes décrites ci- après :

La génération de manière aléatoire d'un paquet IP (SDU) (étape 1 )

Au niveau de l'émetteur

L'émetteur va, dans un premier temps, diviser le SDU (Service Data unit), 30 en N paquets MAC PDU(I ), PDU(2)....PDU(N), 31 , étape 2. Il initialise, étape 3, 32, un compteur C_MSDU correspondant à un crédit global de retransmission à N ^* M, où M est le nombre de transmission/retransmissions autorisées pour chaque PDU. Il initialise le compteur i qui correspond à l'indice du paquet considéré, par exemple à une valeur égale à 1 , étape 4. Lors de l'étape 5 référencée 33 sur la figure, l'émetteur code le PDU(i) en cours de traitement avec un codeur convolutif de rendement 1 /K. En sortie du codeur il existe donc K paquets MAC : un paquet MAC contenant l'information, autrement dit le PDU et les (K-1 ) paquets contenant la redondance. Chacun des ces K paquets MAC est noté P.MAC(i)(k) avec P.MAC = Paquet MAC, avec k variant de 1 à K. Pour un paquet MAC, K paquets MAC P.MAC(i)(k) sont ainsi obtenus, numérotés de 1 à K, 35 (la figure 3 représente le cas où K est égal à 4). Le paquet MAC P.MAC(i)(1 ) est identique au PDU. Ceci correspond au principe du codage à rendement compatible. L'indice du paquet MAC P.MAC(i)(k) est initialise, étape 36, à k=1 étape 6. Au cours de l'étape 7 référencée 37 sur la figure, l'émetteur décrémente le compteur de crédit de retransmission d'une unité. Il transmet ensuite, 38, le paquet MAC P.MAC(i)(1 ) vers le récepteur.

L'émetteur reçoit, 39, l'acquittement du paquet transmis, venant du récepteur. L'émetteur teste, 40, si le paquet MAC P.MAC(i)(1 ) est erroné ou non. Etape 8 ; s'il n'y a pas d'erreur dans la transmission, ACK reçu du récepteur vers l'émetteur, alors le procédé vérifie la valeur de i: a. si i=N, alors tous les PDU ont été transmis avec succès, réassemble le SDU, b. si i<N et si C_MSDU est supérieur au nombre de PDU qui n'ont pas encore été transmis, incrémenter i d'une unité et revenir à l'étape 5,

c. si i<N et C_MSDU est inférieur au nombre de PDU qui n'ont pas encore été transmis, alors décréter l'échec de la transmission du SDU.

Etape 9 : s'il y a des erreurs, envoyer un NACK à l'émetteur et vérifier la valeur de C_MSDU :

• si C_MSDU est inférieur au nombre de PDU qui n'ont pas encore été transmis alors décréter l'échec de la transmission du SDU,

• si C_MSDU est supérieur au nombre de PDU qui n'ont pas encore été transmis et que les (K-1 ) blocs de redondance associés au PDU n °i n'ont pas tous été transmis, alors incrémenter k d'une unité et transmettre le paquet MAC noté P.MAC(i)(k) et revenir à l'étape 8

• si C_MSDU est supérieur au nombre de PDU qui n'ont pas encore été transmis et que tous les blocs, information et redondance compris, obtenus après codage du PDU n °i ont été transmis, alors revenir à l'étape 6 sans modifier la valeur de i.

Au niveau de l'émetteur, le procédé exécute les étapes suivantes :

S'il y a des erreurs, tester, 41 , si le nombre total de PDU a été transmis, i=N ?

• Si oui, 44, l'émetteur décrète le succès de transmission du SDU,

• Si non, 45, considérer le paquet MAC suivant, i=i+1 , S'il y a des erreurs dans la transmission, NACK reçu,

• Si le nombre de PDU restant à transmettre est inférieur à la valeur du compteur C_MSDU, 46, tester la valeur de k : o Si k=K, décrémenter le compteur C_MSDU, 37, poser k=1 et transmettre le fragment P.MAC(i)(1 ), 47, 38

o Si k<K, incrémenter k d'une unité et transmettre le fragment P.MAC(i)(k), 47, 38 • Sinon arrêter la transmission du SDU, échec de transmission du SDU, 48. Au niveau du récepteur

Le récepteur reçoit un fragment transmis, 38, et le met en mémoire 49, et simultanément teste si k=1 , 50,

- Si k est différent de 1 , il effectue la concaténation 51 des paquets MAC P.MAC(i)(k) reçus de 1 à k, en utilisant les éléments mémorisés, il décode avec le codage de rendement R=1 /k et il va à l'étape de décodage 52,

• Si k est égal à 1 , alors le récepteur décode le CRC du paquet MAC reçu, 53,

Après décodage, le récepteur teste s'il y a une erreur dans la transmission du fragment, 54,

• S'il y a une erreur il transmet le message NACK, 55, à l'émetteur,

• S'il n'y a pas d'erreur il transmet le message ACK, 56, à l'émetteur et simultanément réalise une sauvegarde des PDU(i), 57, puis teste si i est égal au nombre N de PDU, 58, o Si oui, il réassemble le SDU, 59, o Si non, il attend les autres paquets.

La figure 4 représente une variante de réalisation pour laquelle, on code une fois le paquet MAC avec un code correcteur d'erreur en un paquet FRG (fragment) que l'on retransmet autant de fois qu'il est nécessaire. Le nombre est fixé, par exemple, en fonction du compteur correspondant à un crédit global de retransmission.

A la réception, le procédé collectionne les versions réémises de fragment

FRG qu'il décode sous forme de décodage souple de type « chase decoding » connu de l'Homme du métier.

Le procédé exécute, par exemple, les étapes suivantes :

Au niveau de l'émetteur

L'émetteur va, dans un premier temps, fragmenter le SDU (Service Data unit), 60 en N paquets PDU(I ), PDU(2).... PDU(N), 61 . Il initialise, 62, un compteur correspondant à un crédit global de retransmission C_MSDU et le compteur i du numéro de paquet à traiter à 1 . Lors de l'étape 63, l'émetteur code le PDU(i) en cours de traitement avec un CRC, conduisant à un paquet MAC(i) puis, 64, il code le paquet MAC avec un code correcteur d'erreur connu de l'Homme du métier en un paquet FRG, 65, qui est retransmis autant de fois qu'il est nécessaire. Au cours de l'étape 66, l'émetteur décrémente le compteur de crédit de retransmission d'une unité. Il transmet ensuite, 67, le fragment FRG vers le récepteur. L'émetteur reçoit 68 l'acquittement du paquet transmis, venant du récepteur. L'émetteur teste, 69, si le fragment est erroné ou non. S'il n'y a pas d'erreur dans la transmission, (ACK reçu du récepteur vers l'émetteur), alors tester si le nombre total de paquets i=N ? a été transmis, 70,

• Si oui, 71 , l'émetteur décrète le succès de transmission du SDU,

• Si non, 72, considérer le paquet MAC suivant, i=i+1 , et retourner à l'étape de codage CRC, 63,

S'il y a des erreurs dans la transmission, NACK reçu,

Si le nombre de fragments restant à transmettre est inférieur à la valeur du compteur C_MSDU, 73, on décrémente le compteur C_MSDU, 66, et on réitère la transmission du fragment FRG dans la limite du compteur C_MSDU,

Sinon arrêter la transmission du SDU, échec de transmission du SDU,

74.

Au niveau du récepteur

Le récepteur reçoit un fragment transmis, et le met en mémoire 75, II décode le fragment FRG en utilisant un décodage souple, 76, puis décode le CRC, 77,

II teste ensuite, 78, s'il y a une erreur,

En cas d'erreur 79, il transmet le message NACK à l'émetteur (69), Sinon, 80, il transmet le message ACK à l'émetteur, et simultanément sauvegarde les PDU(i) 81 , vérifie si i est égal au nombre N de PDU, 82 o Si oui, il réassemble le SDU, 83 o Si non, il attend les autres paquets.

Les étapes du procédé décrites ci-dessus, peuvent être mises en œuvre dans tout réseau point-à-point, point-à-multipoint ou tout autre système d'accès radio multimédia.

Les fragments K peuvent avoir la même taille, ou des tailles différentes.