PROCEDE DE COMMUNICATION, STATIONS EMETTRICE ET RECEPTRICE ET PROGRAMMES D'ORDINATEUR ASSOCIES

La présente invention concerne les techniques de communication utilisées dans les réseaux de télécommunications. Elle s'applique particulièrement, mais non exclusivement, dans les réseaux ad hoc. Les réseaux ad hoc sont des réseaux de communication dépourvus d'infrastructure fixe. Un certain nombre de stations sans fil sont équipées de moyens d'émission et/ou réception radio et de protocoles adéquats pour former les nœuds du réseau ad hoc.

Ces stations composant le réseau ad hoc peuvent être sous la forme d'ordinateurs fixes ou portables, d'ordinateurs de poche, de téléphones mobiles, de véhicules, d'appareils électroménagers, etc. Les moyens d'émission-réception peuvent aussi être associés à des objets simples tels que des capteurs ou des actionneurs. Un réseau ad hoc de capteurs permet ainsi d'effectuer de la collecte d'informations par exemple en vue de surveiller ou de contrôler des installations.

Le succès des réseaux ad hoc dépend beaucoup de la durée de vie des stations constituant les noeuds du réseau. L'économie d'énergie est un facteur crucial pour concevoir des réseaux de capteurs à grande durée de vie, notamment parce que les noeuds sont généralement alimentés par des piles dont le remplacement ou le rechargement est généralement coûteux et difficile, voire impossible.

Les protocoles d'accès à un médium de transmission classique (par exemple IEEE 802.1 1 ), nécessitent que les récepteurs radio des stations soient allumés en permanence toujours prêts à recevoir le signal. Ce mode « prêt à recevoir » consomme beaucoup d'énergie. Or s'il n'y a aucune transmission sur le canal, l'énergie est gaspillée par cette écoute passive (« idle listening » en anglais). Ce problème est particulièrement crucial dans des réseaux de capteurs à faible trafic du type ad hoc où le canal est libre la plupart du temps. Afin de résoudre ce problème, il existe des méthodes qui permettent de réduire le surcoût de l'écoute passive. Par "écoute passive", on entend désigner une écoute active d'un canal radio par un nœud récepteur,

consommatrice d'énergie, mais infructueuse, c'est-à-dire sans réception d'un signal destiné à ce nœud récepteur durant l'écoute.

Parmi les méthodes connues figurent celles selon lesquelles un nœud récepteur écoute le canal radio par intermittence. Les signaux émis comprennent alors généralement un préambule suivi d'une trame de données.

De telles méthodes sont appelées techniques par échantillonnage de préambule.

La figure 1 montre de manière schématique, selon l'axe des temps t, un signal 11 1 qui est émis sur le canal radio par un nœud émetteur E à destination d'un nœud récepteur R selon un tel protocole à échantillonnage de préambule. Le signal 1 1 1 comprend un préambule 1 15, par exemple une trame qui contient des répétitions de motifs de bits connus, et une trame de données 1 13.

D'emblée on notera que le "mode d'écoute radio active" d'un nœud correspond au fonctionnement du nœud lorsque ses moyens de réception radio sont activés, consomment de l'énergie et sont donc aptes à recevoir un éventuel signal transmis à destination du nœud, alors que le "mode d'écoute radio inactive" correspond au fonctionnement du nœud lorsque ses moyens de réception radio sont en veille et ne consomment pas d'énergie. Le nœud récepteur R, comme chaque nœud récepteur du réseau, est en mode d'écoute radio active (radio allumée) pendant de brefs et périodiques moments de réveil, de durée déterminée, représentés par les carrés 129 le long de l'axe des temps t. Le temps séparant le début de deux moments de réveil 129 consécutifs est égal à Tw. Ces moments de réveil 129 sont espacés par de longues périodes d'inter-éveil 127, pendant lesquelles le nœud récepteur est en mode d'écoute radio inactive (radio éteinte) : aucune énergie n'est alors consommée pour une tâche d'écoute radio. Les moments de réveil des nœuds récepteurs ne sont pas nécessairement concomitants.

Lors des moments de réveils 129, le nœud récepteur R passe en mode actif d'écoute radio pendant le moment pour écouter le canal et déterminer s'il y a un signal transmis sur le canal.

Si le nœud récepteur R détermine que le canal est libre, il retourne à un état d'écoute radio inactive (radio éteinte) à l'issue du moment 129. En

revanche, s'il détecte, lors du moment d'écoute 129, la présence d'au moins un motif de bits déterminé, il en déduit la présence d'un préambule sur le canal et il reste en mode d'écoute radio active jusqu'à recevoir la trame de données 113 qui suit le préambule 115 (période 1 17), le cas échéant au-delà du moment d'écoute 129.

Après réception des données 1 13, le nœud récepteur R retourne à un état d'écoute radio inactive.

Ainsi, dans ce genre de protocoles, un nœud passe la plupart de son temps en mode d'écoute radio inactive afin de réduire l'écoute passive et donc d'économiser l'énergie.

Par ailleurs, quand un nœud veut envoyer une trame de données, il écoute d'abord le canal. S'il détermine que le canal est occupé, il continue d'écouter jusqu'à ce que le canal se libère. En revanche, s'il détermine que le canal est libre, il envoie un préambule, puis la trame de données. La durée du préambule doit être au moins égale à T'w, pour assurer que tous les nœuds récepteurs potentiels passent en mode actif d'écoute au cours de l'émission du préambule et sont ainsi en mesure de recevoir les données qui suivent le préambule.

Ainsi quand un nœud détecte un préambule, pour recevoir la trame de données, il doit écouter le canal en continu jusqu'à la réception de la trame de données.

Par ailleurs, on connaît la méthode WOR ou Wake-on-Radio (Chipcon AS, CC1 100/CC2500 Wake on Radio Application Note (Rev 1.0) JuIy 2005), selon laquelle le récepteur écoute également le canal radio par intermittence, de façon similaire au récepteur R de la méthode décrite plus haut.

Selon la méthode WOR, lorsqu'un nœud émetteur E souhaite transmettre une trame de données 123, il émet préalablement à la trame de données une succession de copies de cette trame de données.

La méthode WOR, dans un premier mode dit sans acquittement, consiste en l'envoi par un nœud émetteur E' de n copies successives de la trame de données, qui s'étale sur une période supérieure à la période T"w séparant les débuts de deux moments de réveil successifs.

Dans un second mode dit avec acquittement, le nœud émetteur E' arrête d'envoyer les trames de données dès qu'il a reçu un acquittement envoyé par le nœud récepteur R' auquel la trame de données était destinée.

Ainsi dans ce second mode, le nœud émetteur E' envoie sur le canal radio au maximum n copies 123 _{1 ;} 123 ₂ , ..., 123 _n préalables de la trame de données, n étant un nombre prédéfini (par exemple, dans le cas considéré, n est égal à cinq). Après l'envoi d'une trame de données 123,, le nœud émetteur E' écoute le canal radio pendant un délai T _A cκ afin de détecter un éventuel signal d'acquittement envoyé par le destinataire de la trame de donnée. S'il ne détecte aucun signal d'acquittement au terme de ce délai T _A cκ, il envoie une nouvelle copie de la trame de donnée et ainsi de suite jusqu'à avoir envoyé cinq copies de la trame de donnée. En revanche, si le nœud émetteur E' reçoit un signal d'acquittement, il stoppe l'émission des copies de la trame de données. Dans le cas particulier décrit à la figure 2, le nœud émetteur E' a envoyé trois premières copies de la trame de données 123-ι, 123 ₂ et 123 ₃ . Pendant l'écoute du canal suite à l'émission de la troisième copie de la trame de données, le nœud émetteur E' détecte la transmission sur le canal d'un signal d'acquittement 1 14 envoyé par le nœud destinataire R' de la trame de données. Il n'envoie donc pas de quatrième et cinquième copies de la trame de données.

Côte nœud récepteur, le nœud récepteur R', est en mode d'écoute radio active (radio allumée) pendant des moments d'éveil représentées par les carrés 139 le long de l'axe des temps t, qui sont espacés par de longues périodes d'inter-éveil 137. La durée séparant les débuts de deux moments de réveil successifs est égale Tw ₂ secondes, pendant lesquelles le nœud récepteur R' est en mode d'écoute radio inactive.

Toutes les Tw ₂ secondes, le nœud récepteur R' se réveille pour vérifier s'il y a un signal transmis sur le canal. Pour cela, le nœud passe en mode d'écoute radio active pendant la période 139 pour écouter le canal. Si le nœud détermine que le canal est libre, il retourne à un état d'écoute radio inactive (radio éteinte). En revanche, s'il détecte, lors de la période d'écoute 139, que le canal est occupé, il effectue les opérations nécessaires (détection de bits d'en-

tête indiquant une trame de données, détection des bits de synchronisation, vérification de non corruption de trame) pour recevoir en son entier et correctement une trame de données transmise sur le canal radio. Après réception correcte de la trame de données, le nœud récepteur R' envoie un signal d'acquittement, puis retourne à un état d'écoute radio inactive.

En référence à la figure 2, le nœud récepteur R' n'a pas pu recevoir correctement la première copie 123i de la trame de donnée envoyée par le nœud émetteur E', puisqu'il n'était pas en mode d'écoute radio active lors du début de la transmission de cette copie. Le nœud récepteur R' est en mode d'écoute inactive lors de la transmission de la seconde copie de la trame de données 123 ₂ En revanche, il détecte lors d'un moment de réveil 139 le début de la transmission de la troisième copie 123 ₃ de la trame de données et reste en mode d'écoute active jusqu'à la fin de la réception de cette troisième copie. Ensuite, il passe en mode émission pour émettre sur le canal un signal d'acquittement 1 14 destiné au nœud émetteur E'.

L'avantage de ce second mode de la méthode WOR est que l'envoi d'un signal d'acquittement garantit la bonne réception de la trame de données envoyées. En cas de non acquittement, le nœud émetteur E' peut décider d'envoyer à nouveau la trame de données. La durée d'un moment de réveil 139 est fixée au moins égale au temps qui sépare le début de transmission d'une copie d'une trame de données i et le début de transmission de la copie suivante i+1 , soit égale à la somme du temps de transmission d'une trame et du temps T _A cκ au cours duquel l'émetteur attend le signal d'acquittement. Plus le trafic est faible, plus l'écoute passive du nœud récepteur sera importante pendant ces moments de réveil, du fait de la prise en compte du temps T _ACK dans la durée de la période d'écoute 139

II existe donc un besoin, notamment dans le cas de l'émission d'une succession de copies d'une trame de données avant l'émission de cette trame de données, pour permettre une diminution de l'écoute passive du nœud récepteur, fortement consommatrice en énergie, tout en permettant l'envoi par celui-ci d'un signal d'acquittement de la bonne transmission de la trame de données.

A cet effet, suivant un premier aspect, l'invention propose un procédé de communication, sur un canal radio, entre au moins deux nœuds adaptés pour émettre sur le canal de façon alternée, comprenant les étapes suivantes, en vue de transmettre une trame de données : - élaboration, par l'un des deux nœuds, dit émetteur, d'un signal comprenant un préambule comportant une suite de trames suivi de la trame de données, au moins une première trame du préambule comportant une copie de la trame de données et indiquant un nombre de trames du préambule séparant ladite première trame de la trame de données ;

- émission, par le nœud émetteur, du signal ainsi élaboré sur le canal radio.

L'indication du nombre permet à un nœud récepteur de se mettre en mode d'écoute inactive dès réception de la première trame et de prévoir son réveil au terme de l'émission du signal, pour envoyer alors son signal d'acquittement. L'écoute passive peut ainsi être diminuée.

L'émission du signal comportant la trame de données peut donc avoir lieu en bloc, c'est-à-dire qu'il n'y a pas de période, entre l'émission respective de deux copies successives de la trame de données, pendant laquelle l'émetteur scrute le canal en attente d'un signal d'acquittement (T _A cκ est donc ici égal à zéro), le passage du nœud émetteur en mode actif d'écoute pour détecter un signal d'acquittement n'ayant lieu qu'après l'envoi du signal complet. La durée du réveil périodique d'écoute est par conséquent diminuée par rapport au second mode de la méthode WOR, ce qui a pour conséquence la diminution du temps d'écoute passive par les nœuds. Dans un mode de réalisation, le procédé comprend en outre les étapes suivantes, suite à la réception, par l'autre nœud, dit récepteur, de ladite première trame :

- détermination, en fonction du nombre indiqué par la trame reçue, du délai jusqu'à l'issue de l'émission de la trame de données du signal ; - passage dans un mode d'écoute radio inactive du nœud récepteur pendant ledit délai déterminé.

Cette disposition a pour effet de permettre la réduction de l'écoute passive et donc de la consommation d'énergie.

Dans un mode de réalisation, suite à la réception, par l'autre nœud, dit récepteur, d'une trame de la suite de trames, le procédé comprend les étapes suivantes :

- détermination, en fonction du nombre indiqué par ladite première trame reçue, du délai jusqu'à l'issue de l'émission de la trame de données du signal ;

- émission d'un accusé de réception relatif à ladite première trame reçue à l'issue dudit délai déterminé.

Le nœud récepteur peut donc déterminer à partir de quand le canal radio ne sera plus occupé par la transmission de la trame de données reçue et/ou d'au moins une de ses copies. Il n'a donc pas à dépenser de l'énergie en scrutant le canal pour détecter si le canal est libre, en vue d'émettre le signal d'acquittement.

Dans un mode de réalisation, le procédé comprend la sélection, par un nœud comportant des moyens d'émission radio, d'un mode entre au moins un premier et un second modes d'élaboration d'un signal comprenant un préambule et la trame de données, le préambule comportant une suite de trames qui comprend au moins une première trame indiquant un nombre de trames de la suite séparant ladite première trame de la trame de données et indiquant en outre le mode sélectionné.

Le premier mode est conforme à celui indiqué ci-dessus. Les trames de la suite de trames dans le préambule du signal élaboré conformément au second mode sont de taille réduite par rapport à la trame de données.

Le procédé comprend ensuite l'élaboration du signal conformément au mode sélectionné, et l'émission, par le nœud, du signal ainsi élaboré sur le canal radio.

Un tel procédé permet ainsi d'adapter l'émission sur le canal radio, en fonction de divers facteur. Les trames émises dans le préambule comportent les informations nécessaires quant au mode sélectionné pour permettre au nœud récepteur de recevoir la trame de données, ou une copie dans le cas du premier mode d'élaboration.

Dans un mode de réalisation, le procédé comprend la détermination, par le nœud émetteur, d'un taux d'erreur de transmission sur le canal, le mode d'élaboration du signal étant sélectionné par ledit nœud en fonction d'au moins ce taux d'erreur déterminé. Le signal élaboré est ainsi particulièrement adapté aux caractéristiques du canal radio utilisé.

Avantageusement, suite à la réception, par l'autre nœud, dit récepteur, d'une trame de la suite de trames, le procédé comprend les étapes suivantes :

- lecture du mode indiqué par la trame reçue ; - détermination, en fonction du nombre de trames indiqué par ladite trame reçue, du délai jusqu'à l'émission de la trame de données du signal ;

- passage dans un mode d'écoute radio inactive du nœud récepteur pendant une période calculée en fonction du délai déterminé ;

- si le mode indiqué par ladite trame reçue est le second mode, passage dans un mode d'écoute radio active du nœud récepteur à l'issue de la période calculée pour recevoir ladite trame de données.

Cette disposition permet de réduire l'écoute passive. Pour recevoir la trame de données, le nœud récepteur n'a pas besoin d'écouter le canal radio jusqu'à ce qu'il détecte la trame de données qui suit le préambule. Dans un mode de réalisation, le procédé comprend en outre les étapes suivantes :

- détermination, par l'autre nœud, dit récepteur, d'un taux d'erreur de transmission sur le canal ;

- sélection, en fonction d'au moins le taux d'erreur déterminé, par le nœud récepteur, d'un mode entre au moins un premier et un second modes de réception d'un signal comprenant un préambule comprenant une suite de trames suivi de la trame de données.

Selon ce mode de réalisation, dans le premier mode de réception, si le nœud récepteur détecte une transmission d'une trame de préambule sur le canal, ledit nœud reste en mode d'écoute radio active jusqu'à ce qu'il reçoive une trame correcte du préambule ou jusqu'à ce que le noeud récepteur détermine que le canal est libéré. On parle de réception persistante. Et dans le second mode de réception, si le nœud récepteur détecte une transmission

d'une trame d'un préambule sur le canal, le nœud passe en mode d'écoute radio inactive après la réception d'une trame incorrecte du préambule alors qu'au moins une trame du préambule est émise sur le canal après la trame incorrecte. On parle de réception non persistante. Ces comportements en réception persistante ou non persistante ont des effets sur les temps des nœuds passés en émission et/ou en réception (et donc sur la consommation d'énergie) et sur la fiabilité des échanges, qui dépendent de la probabilité d'erreur sur le canal.

La sélection du mode de réception par un nœud permet ainsi d'adapter la réception de chaque nœud dans le réseau.

Avantageusement, une sélection par le nœud émetteur entre le premier et le second modes d'élaboration du signal est réalisée en vue des échanges avec un nœud voisin en fonction d'un taux d'erreur relatif au canal déterminé en fonction des échanges entre ledit nœud émetteur et ledit nœud voisin à l'exclusion des échanges avec les autres nœuds. Cette disposition permet une réduction encore plus importante de la consommation d'énergie.

Avantageusement, une sélection par le nœud récepteur entre le premier et le second modes de réception du signal est réalisée en vue des échanges avec un nœud voisin en fonction d'un taux d'erreur relatif au canal déterminé en fonction des échanges entre ledit nœud récepteur et ledit nœud voisin à l'exclusion des échanges avec les autres nœuds. Cette disposition permet une réduction encore plus importante de la consommation d'énergie. Cette disposition permet une réduction encore plus importante de la consommation d'énergie.

Dans un mode de réalisation, la sélection entre le premier et le second modes d'élaboration du signal est réalisée en fonction de un ou plusieurs éléments parmi une valeur représentative d'une dépense énergétique estimée en fonction d'une probabilité d'erreur, une valeur de fiabilité de transmission globale sur le réseau estimée en fonction d'une probabilité d'erreur, et une valeur seuil de fiabilité de transmission fixée.

Dans un mode de réalisation, la sélection entre le premier et le second modes de réception du signal est réalisée en fonction de un ou plusieurs

éléments parmi une valeur représentative d'une dépense énergétique estimée en fonction d'une probabilité d'erreur, une valeur de fiabilité de transmission globale sur le réseau estimée en fonction d'une probabilité d'erreur, et une valeur seuil de fiabilité de transmission fixée. Des compromis maîtrisés entre consommation d'énergie et par exemple une valeur de fiabilité de transmission garantie par l'opérateur technique du réseau peuvent ainsi être réalisés.

Suivant un second aspect, l'invention propose une station émettrice pour former un nœud apte à émettre sur un canal radio de communication en semi-duplex. Cette station émettrice comporte :

- des moyens d'élaboration, adaptés pour élaborer, en vue de transmettre une trame de données, un signal comprenant un préambule comportant une suite de trames suivi de la trame de données, au moins une première trame de la suite de trames comportant une copie de la trame de données et indiquant un nombre de trames de la suite séparant ladite première trame de la trame de données ;

- des moyens d'émission radio adaptés pour émettre le signal ainsi élaboré sur le canal radio.

Suivant un troisième aspect, l'invention propose une station réceptrice pour former un nœud apte à écouter par intermittence un canal radio. Cette station réceptrice comporte :

- des moyens de réception radio ;

- des moyens de détermination pour, lors de la réception, par les moyens de réception radio, d'au moins une première trame comportant une copie d'une trame de données, cette première trame étant une trame d'une suite de trames d'un préambule d'un signal, émis sur le canal, ledit signal comprenant ledit préambule suivi de ladite trame de données, déterminer, en fonction d'un nombre lu dans la première trame reçue et indiquant un nombre de trames de la suite de trames séparant cette première trame de la trame de données, un délai jusqu'à l'issue de l'émission de la trame de données du signal ;

- des moyens de contrôle, adaptés pour provoquer le passage dans un mode d'écoute radio inactive des moyens de réception radio du nœud pendant le délai déterminé.

Suivant un quatrième aspect, l'invention propose un programme d'ordinateur à installer dans une station émettrice pour former un nœud apte à émettre sur un canal radio. Ce programme comprend des instructions pour mettre en œuvre les étapes d'un procédé suivant le premier aspect de l'invention et qui incombent à une station émettrice, lors d'une exécution du programme par des moyens de traitement de cette station émettrice, en vue de transmettre une trame de données.

Suivant un cinquième aspect, l'invention propose un programme d'ordinateur à installer dans une station réceptrice pour former un nœud apte à écouter le canal radio par intermittence. Ce programme comprend des instructions pour mettre en œuvre les étapes d'un procédé suivant le premier aspect de l'invention et qui incombent à une station réceptrice, lors d'une exécution du programme par des moyens de traitement de cette station réceptrice.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront encore à la lecture de la description qui va suivre. Celle-ci est purement illustrative et doit être lue en regard des dessins annexés sur lesquels :

- la figure 3 est un schéma d'un réseau sans fil ad hoc auquel l'invention est applicable ;

- la figure 4a représente un signal S émis selon le mode DFP dans un mode de réalisation de l'invention ; - la figure 4b représente l'activité radio d'un nœud pendant la transmission du signal S représenté en figure 4a ;

- la figure 5a représente un signal S' émis selon le mode MFP dans un mode de réalisation de l'invention ;

- la figure 5b représente l'activité radio d'un nœud pendant la transmission du signal S' représenté en figure 5a ;

- la figure 6 représente la structure d'une trame du préambule d'un signal émis dans un mode de réalisation de l'invention ;

- la figure 7 est un organigramme des étapes d'un procédé selon l'invention mis en œuvre par un nœud ;

- la figure 8 représente les réveils périodiques d'un nœud ;

- la figure 9 représente un graphe représentant une durée moyenne d'activité radio, comprenant l'activité en émission et l'activité en réception, en fonction de la probabilité d'erreur sur le canal radio ;

- la figure 10 représente la fiabilité de transmission en fonction de la probabilité d'erreur sur le canal radio.

Sur la figure 3 est représenté un réseau de télécommunications 1 , dans le cas considéré, un réseau ad hoc, comportant une pluralité de stations émettrices-réceptrices 2 destinées à constituer chacune un nœud du réseau ad hoc 1.

Un nœud 2 comporte un module de traitement 5, un module d'émission/réception 6 qui assure les traitements de couche physique et de couche de liaison (couches 1 et 2 du modèle OSI) en vue d'échanger des signaux avec un nœud voisin par l'intermédiaire d'un canal radio partagé 4. Le module d'émission/réception 6 est relié à une antenne 6'. La mise sous/hors tension du module d'émission/réception 6 est commandé par des moyens de contrôle 7. Lorsqu'un nœud 2, par exemple le nœud X, doit transmettre une trame de données T ₀ à un nœud voisin Y, le module de traitement 5 du nœud X élabore un signal correspondant. Ce signal comporte un préambule suivi de la trame de données T ₀ . Puis le nœud X transmet par l'intermédiaire de son module d'interface sans fil 6 et de son antenne 6' le signal ainsi élaboré sur le canal radio 4.

Plus précisément, en référence à la figure 7, lorsqu'une trame de données doit être transmise par un nœud 2, le module de traitement 5 du nœud X estime d'abord un taux d'erreur de transmission TE _x sur le canal radio 4, à partir des signaux échangés par le nœud X avec les nœuds voisins. Puis, en fonction de ce taux d'erreur de transmission TE _x estimé, le module de traitement 5 du nœud X sélectionne un mode d'élaboration d'un signal parmi deux modes d'élaboration MFP (Micro Frame Preamble) et DFP (Data Frame Preamble). Des règles de sélection sont décrites plus loin.

Le module de traitement 5 élabore ensuite un signal conformément au mode d'élaboration sélectionné.

Si le mode d'élaboration sélectionné est le mode DFP, alors le module de traitement 5 constitue un signal S. Ce signal S est représenté en figure 4a, tel qu'émis sur le canal radio 4 en fonction du temps t. Il comporte un préambule 8 suivi de la trame de données T ₀ . Le préambule 8 comporte une suite de k trames (k entier supérieur ou égal à 1 ), T _D i , T _D 2 T _D k- Chaque trame TDI, 1 ₌ 1 à k de la suite 8 comporte une copie de la trame de données T ₀ et une indication du nombre de trames de la suite séparant la trame T _Dl de la trame de données T ₀ qui suit le préambule 8.

Par exemple dans le mode de réalisation considéré, chaque trame T _Dl , , ₌ i à k comporte le nombre (k - i) dans un champ dédié de la trame.

Puis le signal S ainsi élaboré est transmis à l'antenne 6 du nœud X pour émission sur le canal 4. Les trames T _Dl , , ₌ i à k et la trame de données T ₀ sont émises en bloc, l'une à la suite de l'autre et de façon continue. En particulier, le nœud X ne passe pas en mode actif d'écoute radio entre rémission d'une trame T _Dl, , ₌ i _{à k} du préambule et l'émission de la trame T _Dl+ i qui suit.

Si le mode d'élaboration sélectionné est le mode MFP, alors le module d'interface sans fil 5 constitue un signal S'. Ce signal S' est représenté en figure 5a, tel qu'émis sur le canal radio 4 en fonction du temps t. S' comporte un préambule 8' suivi de la trame de données T ₀ . Le préambule 8' comporte une suite de m*k micro-trames (m entier strictement supérieur à 1 ), T _M i, T _M 2 T _Mm*k - Les micro-trames sont de longueur réduite par rapport à la trame de données T ₀ . Chaque micro-trame T _Mj , _J= i à m _* k de la suite comporte une indication du nombre de micro-trames de la suite séparant la trame de la trame de données T ₀ qui suit le préambule 8'. Par exemple dans le mode de réalisation considéré, chaque trame T _Mj , _J= i à m _* k comporte le nombre (m*k - j) dans un champ dédié de la trame. Puis le signal S' ainsi élaboré est transmis à l'antenne 6 du nœud X pour émission sur le canal 4. Dans le mode de réalisation considéré, les trames TM _J , _J =I à m _* k comportent en outre une signature de la trame de données T ₀ , par

exemple obtenue en appliquant une fonction de hachage à la trame de données T ₀ .

Dans le mode de réalisation considéré, chaque trame, T _Dl , , ₌ i à k pour le mode DFP et T _Mj , _J= i à m _* k pour le mode MFP, des préambules 8,8' du signal S, S', élaborée par le module d'interface sans fil 5 comporte les champs indiqués en figure 6.

Ainsi le module de traitement 5 indique dans une trame, T _Dl , , ₌ i à k ou

I Mj J=1 à m*k -

- dans un champ 20 « TYPE », le mode d'élaboration sélectionné : MFP ou DFP,

- dans un champ 21 « DESTINATION », l'adresse MAC du nœud Y destinataire du signal S, S',

- dans un champ 22 « N° », l'indication du nombre de trames du préambule séparant la trame considérée de la trame de données T ₀ qui suit le préambule, soit, dans le cas présent (k - i) pour une trame T _Dl , , ₌ i à _k du mode DFP et (m*k - j) pour une trame T _Mj , _j= i à m _* k du mode MFP,

- dans un champ 23 « CONTENU », la copie de la trame de données T ₀ pour une trame T _Dl, , ₌ i _{à k} du mode DFP, et la signature de la trame de données T ₀ pour une trame T _Mj , _j= i à m _* k du mode MFP. Chaque nœud 2 est adapté pour être en mode actif d'écoute radio

(radio allumée) à des moments de réveils et être en mode inactif d'écoute radio (radio éteinte) entre les moments de réveil, les moments de mode actif et inactif d'écoute radio des différents nœuds récepteurs n'étant pas nécessairement concomitants. Les moyens de contrôle 7 sont adaptés pour commander l'endormissement et le réveil des nœuds.

En référence à la figure 8, un nœud 2 est en mode actif d'écoute radio (radio allumée) pendant des moments d'éveil représentés par les rectangles 25 le long de l'axe des temps t, qui sont espacés par de longues périodes d'inter- éveil 26, pendant lesquelles le nœud récepteur 2 est en mode inactif d'écoute radio.

Les préambules 8, 8' sont d'une durée supérieure ou égale à la durée Tw séparant les débuts des moments d'éveil périodiques consécutifs des nœuds 2 du réseau 1 , au cours desquels les noeuds sont en mode actif

d'écoute radio (radio allumée). Ceci permet de garantir que le préambule sera diffusé pendant un moment de réveil de chaque nœud.

Dans le cas décrit, la durée des préambules 8, 8' est donc égale à la durée Tw. Soit Tw = m*k*f, où f est égale à la durée d'émission d'une micro- trame T _Mj , _J= i à m _* k du mode MFP, m*f étant égale à la durée d'émission d'une trame T _Dl , , ₌ i à k du mode DFP.

Dans le cas considéré, la durée des moments d'éveil 25 est égale à m*f secondes, soit la durée d'une trame T _Dl d'un préambule élaboré dans le mode DFP. Dans un mode de réalisation de l'invention, le module d'interface sans fil du nœud Y est adapté pour estimer, régulièrement ou ponctuellement, un taux d'erreur de transmission TE _Y sur le canal radio 4, par exemple à partir des signaux échangés par le nœud Y avec les nœuds voisins.

Puis, en fonction de cette probabilité d'erreur TE _Y mesuré, le module d'interface sans fil 5 du nœud Y sélectionne un mode de réception parmi deux modes de réception, appelés RP (réception persistante) et RNP (réception non persistante), comme illustré sur la figure 7.

Toutes les Tw secondes, le nœud 2, par exemple le nœud Y, par l'intermédiaire de son module de traitement 5, vérifie, pendant le moment d'écoute 25, s'il y a un signal transmis sur le canal 4. Si le nœud Y détermine que le canal 4 est libre, il retourne à un état inactif d'écoute radio (radio éteinte) au terme du moment d'écoute 25.

En revanche, s'il détecte, lors du moment d'écoute 25, que le canal est occupé, il effectue des opérations, notamment de détection des bits de synchronisation, pour permettre une réception correcte d'une trame de préambule.

Dans le cas où le nœud Y a sélectionné le mode de réception RNP, tant que le moment d'éveil périodique 25 n'est pas achevé et que le canal est occupé, le nœud Y écoute le canal radio afin de recevoir une trame de préambule correcte, c'est-à-dire une trame dont les champs ont été reçus sans erreur. Une erreur de réception est détectée par le nœud Y par exemple à l'aide d'un contrôle par redondance cyclique ou CRC. Puis si au terme du moment périodique d'éveil 25, le nœud Y n'a pas reçu de trame de préambule

correcte ou n'est pas en train de recevoir une trame a priori correcte, il retourne en mode d'écoute inactive, même si une ou plusieurs trames du préambule sont ensuite émises. S'il est en train de recevoir une trame de préambule, il en termine la réception, puis retourne en mode d'écoute radio inactive. Dans le cas où le nœud Y a sélectionné un mode de réception RP, le nœud Y tente de recevoir une trame de préambule correcte tant que le canal radio n'est pas libéré. Ainsi le nœud Y reste en mode d'écoute radio active même au-delà du moment périodique de réveil 25, si la transmission du préambule qui a débuté lors du moment périodique de réveil 25, se poursuit après le moment périodique de réveil 25.

Une fois qu'une trame de préambule a été correctement reçue, dans un mode de réception RP ou RNP, le nœud Y passe en mode d'écoute radio inactive.

Par l'intermédiaire de son module de traitement 5, le nœud Y extrait de la trame de préambule reçue, le contenu du champ 20 « TYPE », du champ 21 « DESTINATION », du champ 22 « N° » et du champ 23 « CONTENU ».

Si le champ 20 « TYPE » indique le mode d'élaboration MFP, alors le module de traitement 5 du nœud Y vérifie que le contenu extrait du champ 21

« DESTINATION » de la trame reçue, par exemple la micro-trame T _Mj du préambule 8' du signal S' représenté en figure 5a, correspond bien à l'adresse

MAC du nœud Y.

Si c'est le cas, alors le module de traitement 5 du nœud Y vérifie à l'aide de la signature de la trame de données T ₀ contenue dans le champ 23 que les données de la trame de données n'ont pas déjà été reçues précédemment (les signatures des trames de données déjà reçues sont par exemple stockées dans une mémoire du nœud Y).

Si elles n'ont pas déjà été reçues, le module de traitement 5 du nœud

Y détermine en fonction du numéro indiqué dans le champ 22 et de la durée, connue, de la transmission d'une micro-trame, la durée d'occupation T _MFP du canal jusqu'à la fin de la transmission du préambule 8', puis il fournit cette durée aux moyens de contrôle 7 du nœud 2.

En référence à la figure 5b, qui représente les périodes d'activité radio avec radio allumée en zones grisées du nœud Y pendant la transmission du

signal S' telle que représentée en figure 5a. Les moyens de contrôle 7 du nœud Y commandent alors la poursuite du mode d'écoute inactive, depuis la fin de la réception de la micro-trame T _Mj du préambule, jusqu'à la fin de cette durée d'occupation T _MFP du canal, et commandent le passage en mode d'écoute active du nœud Y à l'issue de cette durée T _MFP , pour recevoir la trame de données T ₀

A l'issue de la réception de la trame de données T ₀ , un signal d'acquittement ACK est émis par le nœud Y, puis les moyens de contrôle 7 du nœud Y commandent le retour en mode d'écoute inactive jusqu'au prochain moment périodique de réveil 25.

Le nœud Y est donc en mode d'écoute active lors de la transmission de la trame de données T ₀ qui suit le préambule 8' dans le signal S représenté en figure 5, afin de recevoir la trame de données T ₀ .

Ainsi le mode d'écoute inactive étant provoqué lors de la transmission de la partie de préambule qui suit une micro-trame T _Mj du préambule 8', l'écoute passive est réduite, la réception de la trame de données T ₀ qui suit le préambule 8' dans le signal S étant néanmoins permise par la commande du réveil du nœud Y avant sa transmission.

Dans le cas où le contenu extrait du champ 21 « DESTINATION » ne correspond pas à son adresse MAC, ou dans le cas où le nœud Y a déterminé à l'aide de la signature que les données de la trame de données T ₀ ont déjà été reçues, le nœud Y reste en mode inactif d'écoute radio jusqu'au prochain moment de réveil périodique 25.

Si le champ 20 « TYPE » indique le mode d'élaboration DFP, alors le module de traitement 5 du nœud Y extrait du champ « CONT » 23 de la trame de préambule reçue, par exemple la trame T _D2 du préambule 8 du signal S représenté en figure 4a, la copie des données de la trame de données T ₀

Le module de traitement 5 du nœud Y détermine en fonction du numéro indiqué dans le champ 22 et de la durée, connue, de la transmission d'une trame d'un préambule élaboré en mode DFP, la durée d'occupation T _DFP du canal jusqu'à la fin de la transmission du signal S, puis il fournit cette durée aux moyens de contrôle 7 du nœud Y.

En référence à la figure 4b, qui représente les périodes d'activité radio avec radio allumée en zones grisées du nœud Y pendant la transmission du signal S telle que représentée en figure 4a, les moyens de contrôle 7 du nœud Y commandent ainsi la poursuite du mode d'écoute inactive, depuis la fin de la réception de la trame T ₀₂ du préambule, jusqu'à la fin de cette durée d'occupation T _DFP du canal, et commandent le réveil du nœud Y à l'issue de cette durée, afin d'émettre un message d'acquittement ACK, destiné au nœud X et relatif aux données reçues, sur le canal radio 4 libéré. Une fois le signal d'acquittement émis, les moyens de contrôle 7 du nœud Y commandent son retour en mode d'écoute inactive jusqu'au prochain moment périodique de réveil 25.

Le nœud Y est donc en mode d'écoute inactive lors de la transmission de la partie du préambule 8 qui suit la trame T ₀₂ et lors de la transmission de la trame de données T ₀ . Aucune énergie n'est donc dépensée par le nœud Y pour déterminer si la transmission du signal S est terminée, libérant ainsi le canal et permettant la transmission par le nœud Y d'un signal d'acquittement. Le réveil du nœud Y est programmé à l'issue du délai T _DFP -

Le signal d'acquittement ACK est émis à la fin de la transmission du signal S. Le nœud X n'a donc pas à écouter le canal radio entre l'émission de deux trames T ₀₂ du préambule 8. Cette transmission du signal d'acquittement ACK à la suite du signal S n'entraîne pas une augmentation de l'écoute passive puisqu'un nœud qui a déjà reçu une trame du préambule 8 du signal S est basculé en mode d'écoute inactive à la suite de cette réception jusqu'au moment propice à l'envoi du signal d'acquittement. En outre, le temps d'un moment périodique de réveil est réduit à la durée d'émission d'une trame du préambule 8, diminuant encore l'écoute passive des nœuds (le temps T _A cκde la méthode WOR classique étant réduit à zéro grâce à l'invention).

Différentes techniques connues dans l'art antérieur sont utilisables pour estimer les taux d'erreur de transmission sur le canal radio 4, utilisés pour sélectionner un mode d'élaboration de signal parmi les modes DFP et MFP et/ou un mode de réception parmi les modes RP et RNP.

Dans un mode de réalisation, le taux d'erreur de transmission est estimé par un nœud sur la base des micro-trames reçues sur le canal 4 par ce nœud. Il est pris égal au ratio du nombre de micro-trames détectées incorrectes, à l'aide du CRC par exemple, par le nombre de micro-trames totales reçues par le nœud 2.

Dans un mode de réalisation, des taux d'erreur de transmission relatifs aux échanges avec chacun des nœuds voisins sont calculés par un nœud, en vue de sélectionner un mode d'élaboration d'un signal destiné à ce nœud voisin. Pour le calcul d'un tel taux d'erreur, relatif à un nœud voisin, ne sont donc considérées que les micro-trames reçues par le nœud et émises par le nœud voisin.

Chacun des modes d'élaboration de préambule DFP, MFP comporte des avantages respectifs. Dans le mode MFP, à partir du numéro de suite indiqué dans une micro-trame du préambule, le nœud récepteur en déduit quand la trame de données va être transmise. En fonction de l'adresse de destination, il déduit s'il convient de la recevoir ou non. En fonction de la signature, il peut déterminer s'il l'a déjà reçu ou non. Par conséquent, il peut décider de se mettre en mode inactif d'écoute pendant la transmission de la trame de données le cas échéant, réduisant ainsi la consommation d'énergie en décidant de ne pas recevoir la trame de données. La durée d'écoute pour réception d'une micro-trame est courte, mais il faut prévoir un retour en mode actif pour recevoir la trame de données, qui n'est émise qu'une fois. Si la trame de données n'est pas reçue correctement, il faudra attendre l'éventuel renvoi d'un signal S ou S' comprenant la trame de données. Dans le mode DFP, un avantage est qu'un nœud dans un moment de réveil reçoit directement la trame de données ou une copie. Il n'a pas besoin de se réveiller ultérieurement pour la recevoir. De plus, la duplication de la trame de données accroît la fiabilité de la transmission. Cependant, le nœud ne peut pas éviter de recevoir des données non pertinentes, ce qui consomme de l'énergie inutilement.

Par ailleurs, chacun des modes de réception persistant/non persistant comporte des avantages respectifs. Par exemple, le mode de réception non persistant est avantageux, en terme de réduction de consommation d'énergie,

dans les canaux à fort taux d'erreur et/ou dans lequel des erreurs ont lieu en rafale à des instants ponctuels (le nœud récepteur va alors éteindre sa radio pendant la rafale d'erreurs), tandis que le mode de réception persistant est avantageux dans les canaux à faible taux d'erreur. Dans un mode de réalisation de l'invention, un nœud sélectionne un mode parmi les modes d'élaboration du signal MFP et DFP et/ou un mode parmi les modes de réception RP et RNP en fonction du taux d'erreur de transmission mesuré sur le canal 4 et en fonction d'au moins une des courbes représentées sur les figures 9 et 10. Sur la figure 9 est représentée, en fonction de la probabilité d'erreur sur le canal radio relative aux micro-trames, une durée moyenne d'activité radio T _x , comprenant la durée d'activité radio en émission T _tx et en réception T _rx , pour un nœud du réseau utilisant un mode d'élaboration DFP ou MFP, et utilisant un mode de réception RP ou RNP. Quatre courbes sont ainsi représentées, correspondant à quatre modes de fonctionnement : RP/DFP, RP/MFP, RNP/DFP, RNP/MFP. La durée moyenne d'activité radio est proportionnelle à l'énergie consommée par le nœud.

Sur la figure 10 est représentée, en fonction de la probabilité d'erreur sur le canal radio relative aux micro-trames, une fiabilité moyenne de transmission R, pour un nœud du réseau utilisant un mode d'élaboration DFP ou MFP, et utilisant un mode de réception RP ou RNP. Quatre courbes sont ainsi représentées : RP/DFP, RP/MFP, RNP/DFP, RNP/MFP.

En effet, dans un réseau tel que le réseau 1 , un nœud envoie un signal d'acquittement une fois qu'il a reçu une trame de données qui lui était destinée. Ainsi si le nœud qui a transmis cette trame de données ne reçoit pas de signal d'acquittement, il réitère la transmission, appelée transmission simple, d'un signal S ou S' comprenant la trame de données jusqu'à ce qu'il reçoive un tel signal d'acquittement ou jusqu'à ce qu'il atteigne un nombre maximum n _max déterminé de transmissions simples d'un signal S ou S' comprenant la trame de données. La fiabilité moyenne de transmission est la probabilité d'une transmission réussie de la trame de données prenant en compte cette possibilité de la re-transmettre n _max fois en cas d'échec.

Les courbes représentées sur les figures 9 et 10 ont été tracées pour un canal de type BSC (Binary Symmetric Channel), dans lequel chaque bit a une probabilité d'erreur indépendante et constante. La valeur de n _max a été prise égale à 3, m est égal à 10 (ie les trames T _Dl d'un préambule élaboré selon le mode DFP sont 10 fois plus larges que les micro-trames T _Ml courbes d'un préambule élaboré selon le mode MFP) et k = 20.

La sélection d'un mode d'élaboration de signal et/ou d'un mode de réception du signal est réalisée, dans un mode de réalisation de l'invention, par un nœud de la façon suivante. Soit TE le taux d'erreur mesuré par le nœud. En fonction de ce taux d'erreur TE, des courbes représentées en figure 9 et/ou en figure 10 et éventuellement de contraintes supplémentaires qui lui sont données, il détermine le mode de fonctionnement à sélectionner.

Par exemple, soit TE = 0.4, le taux d'erreur mesuré par le nœud sur le canal 4. Si la règle prise en compte par le nœud pour la sélection du mode de fonctionnement est une consommation d'énergie minimale, le nœud sélectionne alors le mode de fonctionnement RNP/MFP, qui est le mode de fonctionnement présentant une consommation d'énergie minimale pour une probabilité d'erreur prise égale à la valeur 0,4 du taux d'erreur TE mesuré. En revanche, si la règle prise en compte par le nœud pour la sélection du mode de fonctionnement est une fiabilité maximum de la transmission, le nœud sélectionne alors le mode de fonctionnement RP/DFP, qui est le mode de fonctionnement présentant une fiabilité maximum de la transmission pour une probabilité d'erreur prise égale à la valeur 0,4 du taux d'erreur TE mesuré. Dans un mode de fonctionnement, la règle prise en compte par le nœud est une consommation d'énergie minimale pour une valeur de fiabilité seuil garantie. Le mode de fonctionnement est alors choisi est fonction des courbes de la figure 9 et des courbes de la figure 10, pour une probabilité d'erreur p égale au taux d'erreur mesuré TE. Dans le cas considéré, les courbes des figures 9 et 10 ont été dressées de la façon décrite ci-dessous.

Soit p _f la probabilité d'un échec de transmission d'un signal S, S' dans la canal considéré. Alors, la fiabilité de transmission R est telle que R = 1

- p _r - .

Si T est la durée d'activité radio pour une transmission simple d'un signal S, S' comprenant un préambule et une trame de données (T = m*k+m), alors la durée totale d'activité radio pour la transmission de cette trame de données est T _tx , avec :

\- _P ⁿ r et la durée d'activité radio pour la réception est T _rx , avec :

avec S (respectivement F) une variable aléatoire qui exprime le temps que le nœud récepteur passe en activité radio pour la réception en cas de transmission simple réussie (respectivement non réussie).

Les valeurs de S, F et p _f sont ensuite déterminées pour chacun des quatre modes de fonctionnement RP/DFP, RP/MFP, RNP/DFP, RNP/MFP. k - 1 1

Dans le cas RNP/DFP, F = * 2m + — * (U _m + m), où U _m est une k k variable aléatoire uniforme dans [0,m[ ; S = U _m + m et p _f = 1 -(I - p) ^m .

Dans le cas RNP/MFP, F = p*2 + (1 - p)* (Ui + 1 + m), où Ui est une variable aléatoire uniforme dans [0,1 [ ; S = Ui + 1 + m et p _f = 1 -(I- p) , ^r BtI

Dans le cas RP/DFP, _{P f} = ^ * ^{1 q} , avec q = 1 - (l - p) ^m ; k \ - q

F = U _m + m *(X/fa,iure) + m et S = U _m + m *(X/ _SU ccess) + m, avec X = p _f *X/faιiurθ + (i - P _/ où X est une variable discrète aléatoire exprimant le nombre de trames de données (du type T ₀ et T _Dl ) corrompues reçues pendant la transmission de préambule, X e {0,...,k-1 }, X/faiiure (respectivement X/ _SU CCθSS) est une variable discrète aléatoire exprimant le nombre de trames corrompues reçues dans le préambule sachant que la

transmission simple échoue (respectivement réussie). La variable XA _a ii _ure vérifie

P[XAaNUrS = J] = IZk.

Enfin, dans le cas RP/DFP, _Pf = q ; F = Ui + Yi + m et S = Ui + Yi + m, où Yi e {0,..., mk-1} est une variable aléatoire exprimant le nombre de micro- trames reçues, corrompues ou non, et vérifie :

P[Yi = I] = -^-[(mk - J)P'- ¹ - (mk - j - Dp ¹ ]. mk

Dans le mode de réalisation de l'invention décrit ci-dessus, chaque nœud du réseau est récepteur et émetteur. Dans un mode de réalisation, un nœud peut être exclusivement émetteur ou exclusivement récepteur. Tout ou partie des étapes mises en œuvre par un nœud selon l'invention sont réalisées dans un mode de réalisation lors d'une exécution, par des moyens de traitement du nœud, d'instructions correspondantes d'un programme informatique.

La technique d'adaptation du nœud dans un mode de réalisation de l'invention permet ainsi de prolonger la vie des réseaux ad hoc, et plus généralement, elle permet de réduire la consommation d'énergie dans les réseaux de télécommunications, en permettant à un nœud d'adapter son mode d'élaboration d'un signal à émettre et/ou son mode de réception du signal en fonction d'au moins le taux d'erreur mesuré sur le canal radio, et le cas échéant en respectant des contraintes imposées sur la fiabilité de transmission.