Titre : Procédé et dispositif de configuration adaptative de télécommunications sans fil

Domaine technique :

[0001] L’invention se situe dans le domaine des télécommunications sans fil.

Technique antérieure :

[0002] Les conditions dans lesquelles les missions tactiques, par exemple aériennes, ont lieu sont variées, et peuvent changer rapidement (par exemple le brouillage d’une liaison radio entre l’avion et une autre plateforme, volontaire ou dû à un masque par exemple par l’aileron ou la dérive de l’avion, à un nuage pour certaines bandes de fréquence etc.), conduisant à une perte de connectivité pour les avions, sur des parties de leur mission. En effet, leurs systèmes de télécommunication sans fil, notamment radio ne peuvent pas adapter, une fois le changement détecté, leurs paramètres aussi rapidement que la vitesse de changement des conditions. Ce délai dans la commutation vers un autre mode de transmission (par exemple une liaison satellite) conduit à une perte de communication dans l’intervalle d’adaptation, qui pourtant peut être cruciale.

[0003] Il existe donc un besoin d’assurer un maintien des communications sans fil depuis les avions, et plus généralement les plateformes volantes, lors de leurs missions aériennes.

Résumé de l’invention :

[0004] A cet effet, suivant un premier aspect, la présente invention décrit un procédé de configuration adaptative de télécommunications sans fil mises en oeuvre, dans une mission, par un engin mobile, sur une ou plusieurs liaisons sans fil, avec au moins une plateforme d’un ensemble de plateformes, ledit procédé comprenant l’ensemble d’étapes suivantes, itérées lors d’instants successifs de la mission, un prédicteur électronique des gabarits d’échanges et un prédicteur électronique de connectivité étant embarqués, dans l’engin mobile, dans un bloc de traitement électronique comprenant un ensemble de fonction(s) de traitement :

- prédiction de l’état futur des liaisons sans fil par le prédicteur de connectivité sur au moins un horizon temporel prédéfini, en fonction d’au moins l’état courant des liaisons sans fil et d’un ou plusieurs paramètres de conditions de mission parmi des données météo, la position courante de l’engin mobile, l’attitude courante de l’engin mobile, la trajectoire suivie, la vitesse de l’engin mobile, le relief, le cap, les positions amies, les menaces ennemies, l’environnement électromagnétique ;

- en fonction d’au moins le profil de ladite mission et/ou en fonction d’une estimation des besoins d’échanges futurs sur ledit horizon temporel indiquant au moins un volume de données à échanger par l’ensemble des fonctions de traitement via des liaisons sans fil et en fonction de ladite prédiction de l’état futur des liaisons sans fil, prédiction, par le prédicteur des gabarits d’échanges, d’un mode de fonctionnement d’au moins une fonction de l’ensemble de fonction(s) de traitement parmi plusieurs modes de fonctionnement de ladite fonction associés à des gabarits d’échanges distincts ;

- suite à ladite prédiction, quand ledit mode de fonctionnement prédit de la fonction est différent d’un mode de fonctionnement de la fonction actuellement en oeuvre, déclenchement d’un basculement d’au moins ladite fonction vers ledit mode de fonctionnement prédit.

[0005] Dans des modes de réalisation, un tel procédé comprendra en outre l’une au moins des caractéristiques suivantes :

- une sélection a préalablement eu lieu, en fonction du profil de ladite mission, d’un prédicteur électronique de connectivité parmi plusieurs prédicteurs électroniques de connectivité et d’un prédicteur électronique des gabarits d’échanges parmi plusieurs prédicteurs électroniques des gabarits d’échanges, lesdits prédicteurs embarqués étant ceux sélectionnés ;

- le bloc de traitement de l’engin mobile , en fonction d’au moins la prédiction de l’état futur des liaisons sans fil, effectue au moins une action parmi : l'adaptation de la trajectoire de l’engin mobile ou d’une plateforme pour maintenir une liaison sans fil existante ou créer une nouvelle liaison sans fil ; la re-direction de flux au sein desdites liaisons sans fil ; l’adaptation des caractéristiques desdites liaisons ;

- l’engin mobile est un aéronef et la mission est une mission aérienne qui comporte plusieurs phases parmi au moins une phase de décollage, une phase de transit, une phase de théâtre d’opération et une phase d’atterrissage et la prédiction de l’état futur des liaisons sans fil par le prédicteur de connectivité et la prédiction des gabarits d’échanges futurs par le prédicteur des gabarits d’échanges sont chacune fonction de la phase courante de la mission ;

- au moins l’un des prédicteurs parmi le prédicteur de connectivité et le prédicteur des gabarits d’échanges comporte un réseau de neurones ; et ladite sélection de prédicteur comprend la sélection d’un jeu de poids et biais du réseau de neurones parmi un ensemble de jeux de poids et biais disponibles, en fonction du profil de mission ;

- au moins l’un des prédicteurs parmi le prédicteur de connectivité et le prédicteur des gabarits d’échanges comporte un réseau de neurones ; et lors de la mission, des données indiquant l’état courant de connectivité des liaisons, des données indiquant les échanges réalisés par les fonctions sur les liaisons sans fil et des données indiquant les conditions courantes de mission sont collectées et mémorisées ; et lesdites collectées et le profil de mission sont utilisées pour poursuivre l’apprentissage dudit réseau de neurones.

[0006] Suivant un autre aspect, la présente invention propose un programme d’ordinateur destiné à être stocké dans la mémoire d’un bloc électronique de traitement à bord d’un engin mobile pour configurer de façon adaptative des télécommunications mises en œuvre lors d’une mission, par l’engin mobile , sur une ou plusieurs liaisons sans fil ; le bloc de traitement comprenant en outre un microcalculateur, ledit programme d’ordinateur comprenant des instructions qui, lorsqu’elles sont exécutées sur le microcalculateur, mettent en oeuvre les étapes d’un procédé suivant le premier aspect de l’invention.

[0007] Suivant un autre aspect, l’invention décrit un bloc de traitement électronique adapté pour être embarqué dans une mission, dans un engin mobile adapté pour mettre en œuvre, sur une ou plusieurs liaisons sans fil, des télécommunications avec au moins une plateforme d’un ensemble de plateformes, ledit bloc de traitement électronique comprenant un ensemble de fonction(s) de traitement, un prédicteur électronique des gabarits d’échanges et un prédicteur électronique de connectivité ; dans lequel : le prédicteur de connectivité est adapté pour, lors d’instants successifs de la mission, prédire l’état futur des liaisons sans fil au moins un horizon temporel prédéfini, en fonction d’au moins l’état courant des liaisons sans fil et d’un ou plusieurs paramètres de conditions de mission parmi des données météo, la position courante de l’engin mobile, l’attitude courante de l’engin mobile, la trajectoire suivie, la vitesse de l’engin mobile, le relief, le cap, les positions amies, les menaces ennemies, l’environnement électromagnétique ;

- le prédicteur des gabarits d’échanges est adapté pour, lors des instants successifs de la mission, en fonction d’au moins le profil de ladite mission et/ou en fonction d’une estimation des besoins d’échanges futurs sur ledit horizon temporel indiquant au moins un volume de données à échanger par l’ensemble des fonctions de traitement via des liaisons sans fil et en fonction de ladite prédiction de l’état futur des liaisons sans fil, prédire un mode de fonctionnement d’au moins une fonction de l’ensemble de fonction(s) de traitement parmi plusieurs modes de fonctionnement de ladite fonction associés à des gabarits d’échanges distincts ;

- le bloc de traitement étant adapté pour, suite à ladite prédiction, quand ledit mode de fonctionnement prédit de la fonction est différent d’un mode de fonctionnement de la fonction actuellement en œuvre, déclencher un basculement d’au moins ladite fonction vers ledit mode de fonctionnement prédit.

[0008] Dans des modes de réalisation, un tel bloc de traitement comprendra en outre l’une au moins des caractéristiques suivantes : - Il est adapté pour, en fonction d’au moins la prédiction de l’état futur des liaisons sans fil, effectuer au moins une action parmi : l'adaptation de la trajectoire de l’engin mobile (30) ou d’une plateforme (70, 80) pour maintenir une liaison sans fil existante ou créer une nouvelle liaison sans fil ; la re-direction de flux au sein desdites liaisons sans fil ; l’adaptation des caractéristiques desdites liaisons ;

- l’engin mobile (30) est un aéronef et la mission est une mission aérienne qui comporte plusieurs phases parmi au moins une phase de décollage, une phase de transit, une phase de théâtre d’opération et une phase d’atterrissage et la prédiction de l’état futur des liaisons sans fil par le prédicteur de connectivité (22) et la prédiction des gabarits d’échanges futurs par le prédicteur des gabarits d’échanges (21 ) sont chacune fonction de la phase courante de la mission.

Brève description des figures :

[0009] L’invention sera mieux comprise et d’autres caractéristiques, détails et avantages apparaîtront mieux à la lecture de la description qui suit, donnée à titre non limitatif, et grâce aux figures annexées, données à titre d’exemple.

[0010] [Fig. 1] La figure 1 est une illustration d’un système de traitement de missions aériennes 1 implémentant un mode de réalisation de l’invention ;

[001 1] [Fig. 2] La figure 2 représente les étapes d’un procédé de traitement de missions aériennes 1 implémentant un mode de réalisation de l’invention.

[0012] Des références identiques peuvent être utilisées dans des figures différentes lorsqu’elles désignent des éléments identiques ou comparables.

Description détaillée :

[0013] Un système de traitement de missions aériennes 1 est représenté en figure 1 intégrant un mode de réalisation de l’invention. [0014] Le système de traitement de missions aériennes 1 comprend, dans le cas représenté, une plateforme de configuration 10, une flotte d’engins mobiles dotés de moyens de transmission sans fil (par exemple avions chasseurs, avions de reconnaissance, avions de ravitaillement), notamment dans l’exemple considéré, des aéronefs dont un avion 30, un avion 80 et un engin roulant 70.

[0015] Les missions aériennes, sont mises en œuvre par le système de traitement de missions aériennes 1 , dans un mode de réalisation décrit ensuite en référence à la figure 2 en référence à une mission aérienne impliquant plusieurs avions, notamment l’avion 30 seul représenté en figure 1 .

[0016] La plateforme de configuration 10 comprend un serveur 11 et une base de données 12.

[0017] Le serveur 11 comprend un module électronique de configuration 13.

[0018] La base de données 12 comporte un ensemble de jeux de paramètres de configuration de prédicteur de gabarits d’échanges et un ensemble de jeux de paramètres de configuration de prédicteur d’état de connectivité.

[0019] L’avion 30 comporte un bloc de traitement 20.

[0020] Le bloc de traitement 20 de l’avion 30 comporte un bloc électronique prédicteur de gabarits d’échanges 21 , un bloc électronique prédicteur d’état de connectivité 22, un bloc de contrôle 23, un bloc de capteurs 24, un bloc de calcul de trajectoire 25 et un bloc de télécommunication sans fil 26.

[0021] Le bloc de télécommunication sans fil 26 comprend une pluralité de sous- blocs de télécommunication sans fil, par exemple :

- un ensemble de sous-bloc(s) de télécommunication sans fil adapté chacun pour, en phase de réalisation de mission, établir une liaison de télécommunication sans fil (par exemple de type VHF, UHF, satellite) avec une plateforme distante, par exemple comme détaillé plus tard, une liaison 51 avec l’engin roulant 70, une liaison 52 avec l’avion 80.

[0022] Les liaisons de télécommunication sans fil mises en œuvre par le bloc de télécommunication sans fil 26 sont contraintes : la capacité de télécommunication y est limitée (comparée aux réseaux à fibre optique gigabits) et peu stable : les liaisons de télécommunication dans le cadre de missions aériennes sont fréquemment déployées localement et ponctuellement sur un terrain d’intervention sanitaire ou militaire (une zone de catastrophe, géologique ou autre, une zone de conflit etc.) ; ces liaisons de transmission y sont fréquemment rompues sans préavis (par exemple par brouillage intentionnel ou non), certaines sont très limitées en termes de bande passante ou connaissent des occurrences, bien plus fréquentes que dans les réseaux grands publics classiques, de variations de bande passante ou de latence.

[0023] Chacun ou certains au moins d’un ou plusieurs blocs parmi les blocs de contrôle 23, de capteurs 24, de calcul de trajectoire 25 mettent en œuvre par exemple une ou plusieurs fonctions, notamment des applications logicielles, qui s’exécutent pendant la réalisation d’une mission aérienne, et qui, lors de cette exécution, émettent et/ou reçoivent des données (de mesure, d’analyse, de commande, d’alerte, d’observations ...) via une ou des liaisons de télécommunication sans fil établies par le bloc de télécommunication sans fil 26.

[0024] Par exemple, une application logicielle d’un capteur vidéo du bloc 24 capture des images et les transmet à distance, etc.

[0025] Certains de ces blocs, et/ou certaines des fonctions des blocs sont en outre adapté(e)s pour opérer sélectivement selon un mode de fonctionnement sélectionné parmi plusieurs de leurs modes de fonctionnement, par exemple mode nominal, mode dégradé 1 , ..., mode dégradé n (n>1) associés respectivement à des caractéristiques distinctes, de volumes de données émis et/ou de durée de vie de l’information (qui conditionnera la latence maximale que le réseau devra respecter entre la source et le destinataire) et/ou la gigue tolérée, le taux d’erreur supporté, la souveraineté de ces données, le niveau de protection associé à l’émission des données, etc. (en fait, tout ce qui aura une incidence sur les conditions du transport peut être pris en compte). Chaque mode de fonctionnement est ainsi associé à un gabarit de transport correspondant, qui traduit les caractéristiques du mode de fonctionnement en caractéristiques de transport par le réseau.

[0026] Des modes distincts de fonctionnement d’une fonction d’un bloc se distinguent par exemple par le format des données de transmission considérées (notamment mode de compression, de codage) délivrées par la fonction, par le protocole de transmission utilisée par la fonction, par la précision du traitement opéré par la fonction (exemple : résolution des images transmises), par un niveau de filtrage jouant sur la complétude des données transmises etc., qui ont pour conséquence des caractéristiques distinctes quant à la transmission : certaines données moins pertinentes peuvent par exemple ne pas être transmises si les ressources venaient à manquer, correspondant par exemple à un rétrécissement du champ d’observation), ou une sélectivité adaptable de l’information transmise (certaines informations pourraient être supprimées pour des raisons de priorité ou de niveau de sécurité par exemple).

[0027] La plateforme de configuration 10 est adaptée pour déterminer les paramètres de configuration des blocs prédicteur d’état de connectivité 22 et prédicteur d’échanges 21 , lors de la préparation de la mission, de la manière décrite ci-après en référence à la figure 2.

[0028] Le bloc prédicteur d’état de connectivité 22, appelé ci-après prédicteur de connectivité 22, est adapté, pour, une fois configuré comme décrit plus loin, prédire, lors de la réalisation de la mission, les changements d’états de connectivité des liaisons établies par le bloc de télécommunication sans fil 26, tels que rupture d’une liaison de télécommunication sans fil mise en œuvre dans la mission en cours de réalisation, réduction de la bande passante en-dessous d’un seuil prédéfini, ou augmentation du taux d’erreur au-dessus d’un seuil prédéfini, i.e. avant que ces changements d’états ne surviennent.

[0029] Dans le mode de réalisation considéré, le prédicteur d’état de connectivité 22 comprend un réseau de neurones qui effectue la prédiction en fonction de données d’entrée courantes fournies au prédicteur d’état de connectivité 22.

[0030] Le bloc prédicteur des gabarits d’échanges 21 , une fois configuré comme décrit plus loin, est adapté, lors de la réalisation de la mission, pour en fonction de données d’entrées comprenant notamment un état de connectivité prédit par le prédicteur d’état de connectivité 22, déduire, de cet état de connectivité prédit mis en rapport des besoins d’échanges des blocs 24 et 25 du bloc de traitement 20 (indiqués par exemple par le profil de mission et/ou la phase de mission), des modes de fonctionnement des (fonctions des) blocs de capteurs 24 et/ou calcul de trajectoire 25 (associés à des gabarits d’échanges respectifs), à appliquer en anticipation d’un changement à venir, puis en déduire une ou des commandes correspondantes destinées à ce ou ces blocs de capteurs 24, de calcul de trajectoire 25 pour adapter le cas échéant leurs modes opératoires de manière à adapter leurs flux émis et/ou reçus, par exemple pendant au moins un temps prédéterminé : le bloc prédicteur des gabarits d’échanges 21 prédit ainsi les besoins d’échanges du bloc 24 et du bloc 25 pour anticiper le mode de fonctionnement à appliquer et ainsi adapter les flux émis aux conditions de transport constatées ou prédites.

[0031] Pour chaque fonction ont été définis un ou plusieurs modes de fonctionnement, comme indiqué plus haut. Un mode de fonctionnement regroupe un ensemble de caractéristiques permettant de quantifier et de qualifier les flux de données que l’application génère. Un mode de fonctionnement est donc propre à une application.

[0032] A un instant donné, pour chaque application, un et un seul mode de fonctionnement est actif.

[0033] Un gabarit d’échanges (dit aussi gabarit de transport) est le pendant d’un mode de fonctionnement, du point de vue du réseau de télécommunications et traduit la façon pour le réseau de prendre en compte ce mode de fonctionnement. Il exprime le point de vue du contenant, quand le mode de fonctionnement exprime le point de vue du contenu. Par exemple, une donnée générée aura une durée de vie (point de vue du contenu) et pour que la donnée soit encore pertinente à réception, son transport par le réseau devra être effectué avec une latence maximale (point de vue du contenant). A chaque mode de fonctionnement de l’application est associé un et un seul gabarit d’échanges réseau.

[0034] Les caractéristiques d’un mode de fonctionnement sont utilisées pour définir les caractéristiques du gabarit correspondant, via une traduction. Ensuite, à partir des conditions de transport observées, le réseau détermine, pour chaque flux de données, le gabarit à appliquer parmi ceux qui ont été prédéfinis. La connaissance du gabarit permet alors d’identifier le mode de fonctionnement auquel il est associé. Le réseau sait ainsi restituer à la fonction le mode de fonctionnement qu’elle doit mettre en œuvre pour un fonctionnement optimal eu égard aux conditions de transport du moment.

[0035] Le prédicteur de gabarits d’échanges permet de déterminer les gabarits qu’il serait pertinent de respecter compte tenu des événements réseau qui sont anticipés, et par transitivité les modes de fonctionnement à mettre en œuvre par les fonctions. [0036] Dans le mode de réalisation considéré, le prédicteur des gabarits d’échanges 21 comprend un réseau de neurones qui détermine la prédiction en fonction des données d’entrée courantes fournies au prédicteur des gabarits d’échanges 21 .

[0037] La figure 2 représente un procédé 100 de planification de mission et de configuration adaptative des télécommunications mises en œuvre dans la mission aérienne dans un mode de réalisation de l’invention.

[0038] Le procédé 100 comporte 3 phases : une phase de préparation des communications de la mission 200 qui a lieu avant la mission, une phase d’exécution de mission 300 qui a lieu pendant la mission et une phase de restitution de mission 400 qui a lieu après la mission. f00391 Phase de préparation de mission

[0040] Au cours de la phase 200 de préparation des communications de la mission, qui a donc lieu avant la mission, le module 13 de configuration dans le serveur 10 reçoit en entrée le profil de mission.

[0041] Le profil de mission indique notamment les éléments suivants, ou au moins certains d’entre eux :

- le plan de vol/la trajectoire planifiée de chacun des avions/véhicules impliqués dans la mission, dont l’avion 30 ;

- le type de mission : observation, interception, surveillance, combat, besoin de discrétion, ... ;

- les différentes phases de mission, leur durée, leurs localisations ... ;

- les besoins d’échanges entre les différents avions/véhicules, et ce dans le cas considéré, en fonction des phases respectives de la mission ; ces échanges (télécommunications sans fil) seront mis en œuvre via des fonctions, y compris des applications logicielles, s’exécutant dans le module de traitement 20 de l’avion 30 lors de phase(s) respective(s) de la mission ;

- identification des interlocuteurs (avions/véhicules) impliqués dans lesdits échanges ; la date de début et la date de fin de la mission ;

- le mode d’activation des communications, i.e. à la demande d’un opérateur ou par défaut au démarrage de la mission ;

- la priorité de chacun des besoins d’échanges ;

[0042] Typiquement, les phases de mission comportent successivement une phase de décollage, une phase de transit (pour rejoindre une zone cible, la zone dite de théâtre), une phase de théâtre (au niveau de la zone de théâtre, qui peut elle-même comprendre une ou plusieurs phases associées chacune à une action telles qu’observation de la zone de théâtre et/ou interception et/ou combat etc.), une phase de transit et une phase d’atterrissage.

[0043] A chaque phase de cette mission, selon le profil de mission, sont ainsi associées des fonctions spécifiques s’exécutant alors dans les blocs du bloc de traitement 20 de l’avion 30 (calcul de trajectoire, capteurs) et générant alors des échanges de données (en réception et/ou en transmission) avec des interlocuteurs, parmi lesquels par exemple l’avion 80 et/ou le véhicule 70.

[0044] Les besoins d’échanges et la connectivité sont bien entendu dépendants du profil de mission.

[0045] Le module de configuration 13 du serveur 10, s’exécutant dans le serveur 11 sélectionne, dans l’étape 200, en fonction du profil de mission reçu, un jeu de paramètres de configuration du prédicteur de gabarits d’échanges parmi l’ensemble de jeux de paramètres de configuration de prédicteurs de gabarits stockés dans la base de données 12 et sélectionne un jeu de paramètres de configuration du prédicteur de connectivité parmi l’ensemble de jeux de paramètres de configuration de prédicteurs de connectivité stockés dans la base de données 12 (par exemple, les jeux de paramètres sont associés chacun à un profil type de mission et les règles de sélection comporte l’identification (éventuellement par phase de mission) du profil type le plus « proche >> du profil de mission reçu en entrée, selon un critère de proximité par exemple issu de la comparaison entre chaque (ou au moins certains) des éléments du profil de la mission reçu en entrée et de l’élément correspondant des profils types. [0046] Dans le cas considéré, le module de configuration 13 délivre les jeux de paramètres de configuration des prédicteurs sélectionnés. Les paramètres de configuration de chaque prédicteur comportent, dans le mode de réalisation considéré, des valeurs respectives des poids et biais pour le réseau de neurones du prédicteur.

[0047] Dans le mode de réalisation considéré, le jeu de paramètres de configuration comporte un sous-jeu spécifique de paramètres de configuration par phase de mission comprise dans la mission pour le prédicteur de gabarits d’échanges et/ou le prédicteur de connectivité. L’usage du réseau est ainsi segmenté en fonction de la phase de mission, avec pour chaque phase, prise en compte de conditions, mesurables, susceptibles d’influencer les transmissions prochaines de chaque plateforme : modèles de terrain, météo, menaces ennemies, environnement électromagnétique avec des perturbations, etc.

[0048] Le module de configuration 13 du serveur 10 détermine en outre les paramètres de configuration des liaisons de transmission sans fil utilisées lors de la mission : affectation des fréquences pour les liaisons radio impliquées. Il détermine en outre les paramètres de configuration du réseau sous-tendu par les liaisons de transmission (règles de routage, politiques de QoS, associations de sécurité, règles de filtrage, ...) ainsi que les paramètres de configuration des services de communication à mettre en œuvre pour assurer les besoins d’échanges (noms des services, modes de fonctionnement, règles d’identification des échanges, ...). Il détermine par exemple en outre un ou des éléments parmi : les clés secrètes TRANSEC et COMSEC, les adresses à utiliser (MAC et réseau), les paramètres de mise en œuvre des formes d’onde, les lois de saut fréquentiel le cas échéant, ...

[0049] Dans un mode de réalisation, ces paramètres de configuration des liaisons sans fil sont délivrés eux-mêmes par un prédicteur de configuration des liaisons comportant un réseau de neurones recevant en entrée le profil de mission. Ce prédicteur dans une phase d’apprentissage exploitant la base d’apprentissage comportant les données de connectivité, les conditions de mission et les échanges réalisés aura appris à identifier les paramètres de configuration des modes de transmission pertinents pour la mission. [0050] A l’issue de cette phase de préparation 200 pour la mission à venir, chacun des prédicteurs des gabarits d’échanges 21 et de connectivité 22 est configuré avec le jeu de paramètres respectif sélectionné.

[0051] Il s’agit donc d’anticiper le type d’échanges nécessaires (priorité, volumétrie, typologie des échanges, etc.) par phase de mission ainsi que l’état de connectivité, au sens des conditions de transport bout-en-bout).

[0052]Apprentissage initial

[0053] Une phase d’apprentissage initiale, antérieure à l’étape 200, a permis d’obtenir les ensembles de jeux de paramètres de configuration de prédicteur de gabarits d’échanges et les ensembles de jeux de paramètres de configuration de prédicteur de connectivité.

[0054] Elle est décrite ci-dessous.

[0055] Des profils types de mission aérienne ont été définis. Pour chaque profil type de mission aérienne, de multiples missions de ce type ont été réalisées, en déploiement réel ou par simulations ; et les données de connectivité, les données d’échanges et les conditions de mission ont été collectées formant une base de données d’apprentissage, dite ci-dessous base d’apprentissage.

[0056] Apprentissage initial du réseau de neurones pour obtenir le prédicteur de connectivité 22.

[0057] Un apprentissage du réseau de neurones destiné au prédicteur de connectivité 22 est effectué pour chaque type de profil de mission.

[0058] Les données d’entrée du réseau de neurones destiné au prédicteur de connectivité 22, extraits de la base d’apprentissage, pour une mission donnée, comportent :

- des valeurs relatives à la connectivité constatée ou calculée considérée à chaque instant 0i (d’une pluralité d’instants successivement considérés) et issues de mesures (et éventuellement antérieures à Si, à l’intérieur d’une fenêtre temporelle F0i de durée A0 se terminant à 0i ; par exemple A0 compris entre quelques dizaines de ms et quelques centaines de ms ou quelques secondes) ; ces mesures relatives à la connectivité indiquent typiquement pour chaque liaison de télécommunication sans fil impliquée dans la mission la valeur d’une ou de plusieurs de ses caractéristiques de transmission : bande passante, taux d’erreur, latence, gigue ; et au-delà des mesures effectuées pour chaque liaison de transmission, les conditions de transport bout-en-bout sont également fournies en entrée du réseau de neurones, i.e. le nœud local vers tous les nœuds du réseau, incluant l’identification des nœuds non atteignables ; il s’agit également de fournir les niveaux d’engorgement des files d’attente du réseau et le nombre de paquets perdus par débordement de files d’attente ;

- la phase de mission courante à l’instant Si ; et

- des indications de conditions de mission à l’instant Si (et éventuellement antérieures à Si, à l’intérieur de la fenêtre temporelle FSi) ; par exemple ces indications de mission indiquent au moins certaines des données parmi des données météo, position et attitude courantes de l’avion, trajectoire suivie (virage, montée, descente), vitesse de l’avion, accélération, relief (modèle de terrain), cap, positions amies et menaces ennemies, environnement électromagnétique dont brouillage .... On notera que ces indications peuvent comprendre des indications relatives à l’instant courant ou échantillonnées pour la fenêtre F0i.

[0059] L’apprentissage permet d’ajuster successivement la valeur des poids et biais dans le réseau de neurones destiné au prédicteur 22, pour un nombre donné de couches de neurones et un nombre donné de neurones dans chaque couche, jusqu’à ce que l’erreur entre le résultat sorti par le réseau de neurones et l’état de connectivité, tel qu’indiqué dans la base d’apprentissage, qui a réellement succédé à un instant quelconque ti dans une fenêtre temporelle de durée non nulle AT débutant à ti soit inférieure à un seuil prédéfini. Par exemple la prédiction porte sur plusieurs dizaines de secondes (exemple sur k secondes, avec k compris entre 10 et 90), voire sur quelques minutes (par exemple k’ minutes, avec k’ compris entre 1 et 10).

[0060] Typiquement, les états de connectivité prédits indiquent par exemple pour chaque liaison de télécommunication sans fil impliquée dans la mission la valeur (ou indique sélectivement une sous-plage de valeurs dans laquelle se trouve cette valeur, au sein d’une plage de valeurs comprenant plusieurs sous-plages) d’une ou de plusieurs de ses caractéristiques de transmission : bande passante, taux d’erreur, latence, gigue.

[0061] Il en résulte un jeu de paramètres (poids et biais appris), associé à chaque profil type de mission, pour configurer le réseau de neurones du prédicteur d’état de connectivité 22.

[0062] Apprentissage initial du réseau de neurones pour obtenir le prédicteur des gabarits d’échanges 21

[0063] Similairement dans un mode de réalisation, un apprentissage du réseau de neurones destiné au prédicteur des gabarits d’échanges 21 a été effectué pour chaque type de profil de mission.

[0064] Les données d’entrée du réseau de neurones destiné au prédicteur des gabarits d’échanges 21 , extraits de la base d’apprentissage, pour une mission donnée, comportent, relativement à chaque instant ti d’une pluralité d’instants ti :

- l’état de connectivité prédit par le prédicteur d’état de connectivité 22 à partir des données d’entrée relatives à l’instant initial ti ; et

- la phase de mission courante à l’instant ti (qui définit la nature et la volumétrie des échanges, i.e. le besoin d’échanges pour le type de mission considérée, pendant la phase considérée) ;

- optionnellement : types et caractéristiques des échanges constatés à l’instant ti (ces éléments pourraient en effet conditionner les futurs besoins d’échanges en cas de variation de l’état de connectivité).

[0065] L’apprentissage permet d’ajuster successivement la valeur des poids et biais dans le réseau de neurones destiné au prédicteur 21 , pour un nombre donné de couches de neurones et un nombre donné de neurones dans chaque couche, jusqu’à ce que l’erreur entre le résultat sorti par le réseau de neurones (i.e. les gabarits prédits des fonctions) et les gabarits d’échanges constatés des fonctions tels qu’indiqués dans la base d’apprentissage, qui ont réellement succédé à un quelconque instant t’i dans une fenêtre temporelle de durée AT’ (par exemple AT’<AT) débutant à t’i (correspondant à la fenêtre temporelle prédéterminée de prédiction du prédicteur 21 ) soit inférieure à un seuil prédéfini.

[0066] Les gabarits d’échanges qui ont suivi l’instant ti pendant la durée Fti, sont déduits d’une ou de certaines des informations suivantes présentes, directement ou indirectement, dans la base d’apprentissage car associées au type et à la phase de mission considérés (ou dérivées de ceux-ci), pour la période de durée Fti après l’instant ti :

- volumétrie des échanges indiquant le volume de données échangées ;

- débit utilisé ;

- durée des échanges ;

- destinataire(s) (notamment si l’échange est point-à-point ou point-à- multipoint) ; priorité relative des flux typologie des échanges (typiquement s’agit-il de phonie claire, de phonie chiffrée, de messages tactiques, d’images, de vidéo, de transferts de fichiers, d’échanges de base de données ;

[0067] Le prédicteur des gabarits d’échanges 21 permet d’identifier les règles d’ajustement des gabarits (et donc des modes de fonctionnement) les plus pertinentes qui permettront de minimiser l’impact d’une variation des conditions de transport.

[0068] Il en résulte un jeu de paramètres (poids et biais appris), associé à chaque profil type de mission, pour configurer le réseau de neurones du prédicteur d’échanges 21 . f00691 Phase de réalisation de mission

[0070] La mission débute, l’avion exécutant successivement les phases de mission, les télécommunications sans fil étant mises en œuvre, par exemple dans le cas présent entre l’avion 30 et la tour de contrôle pendant la phase de décollage au moyen de liaisons sans fil mise en œuvre par le bloc de télécommunication 26 et ultérieurement sur la zone d’intervention, entre l’avion 30 et l’engin roulant 70. Tout au long de la réalisation de la mission, l’ensemble 300 d’étapes, comportant les étapes 301 à 307, est mis en œuvre.

[0071] A chaque instant Ti d’un ensemble d’instants Ti successifs, dans une étape d’évaluation 301 , le bloc de contrôle 23 évalue : les conditions de mission courantes ; comme vu précédemment, elles comportent au moins certaines des données parmi : données météo, position et attitude courantes de l’avion, trajectoire suivie (virage, montée, descente), vitesse de l’avion, accélération, relief (modèle de terrain), cap, positions amies et menaces ennemies, environnement électromagnétique dont brouillage) et

- des valeurs relatives à la connectivité considérée à un instant Ti (et éventuellement antérieures à Ti, à l’intérieur d’une fenêtre temporelle Fti de durée At se terminant à Ti ; ces mesures relatives à la connectivité indiquent typiquement pour chaque liaison de télécommunication sans fil impliquée dans la mission la valeur d’une ou de plusieurs de ses caractéristiques de transmission : bande passante, taux d’erreur, latence, gigue.

[0072] Cette évaluation est effectuée en fonction de l’obtention, par le bloc de contrôle 23, de mesures effectuées dans l’avion 30 et le cas échéant effectuées dans les plateformes en liaison avec l’avion 30 et transmises ensuite à ce dernier (la signalisation interne au réseau complète les mesures locales, l’évaluation locale n’est toutefois pas conditionnée à la réception de signalisation réseau et a lieu dans tous les cas avec un niveau de précision variable).

[0073] Les données indiquant les conditions de mission courantes et les données relatives à la connectivité considérée à un instant Ti évaluées sont transmises au prédicteur d’état de connectivité 22.

[0074] Dans une étape 302 d’anticipation de connectivité, en fonction de ces données transmises et en outre de l’indication de la phase de mission courante qu’il reçoit en entrée, le prédicteur de connectivité 22 détermine l’état de connectivité futur, dans une fenêtre temporelle de durée AT débutant à Ti, des liaisons sans fil impliquées dans la mission : par exemple, l’état de connectivité de la liaison 51 , en phase de théâtre. Comme indiqué précédemment relativement à l’apprentissage, les états de connectivité prédits indiquent par exemple, pour chaque liaison de télécommunication sans fil impliquée dans la mission, la valeur (ou indique sélectivement une sous-plage de valeurs dans laquelle se trouve cette valeur, au sein d’une plage de valeurs comprenant plusieurs sous-plages) d’une ou de plusieurs de ses caractéristiques de transmission : bande passante, taux d’erreur, latence, gigue.

[0075] Dans une étape 303 qui est par exemple parallèle à l’étape 301 l’ensemble des données indiquant, à l’instant Ti, les conditions de mission courantes et les données de connectivité considérée à l’étape 301 ainsi que l’ensemble des données caractérisant les échanges à l’instant Ti (volumétrie des échanges (volume de données échangées, débit utilisé, durée des échanges, ...), priorité relative des flux, typologie des échanges ...), sont stockées par le bloc de contrôle 23 dans une mémoire du module de traitement 20.

[0076] Dans une étape 304, le prédicteur des gabarits d’échanges 21 reçoit en entrée l’indication de phase de mission courante et l’état de connectivité futur prédit par le prédicteur 22 à l’étape 302 (et optionnellement les types et caractéristiques des échanges constatés à l’instant T). Puis en fonction de cette phase de mission courante et en outre en fonction de l’état de connectivité prédit, le prédicteur des gabarits d’échanges 21 prédit les règles d’ajustement des échanges (dans la fenêtre de durée AT’ débutant à Ti), notamment les modes de fonctionnement des blocs de capteurs 24 et/ou de calcul de trajectoire 25. Le prédicteur des gabarits d’échanges 21 ou le bloc de contrôle 23 détermine le cas échéant des notifications destinées à un bloc ou des blocs parmi les blocs de capteurs 24 et/ou de calcul de trajectoire 25, quand leur mode de fonctionnement respectif prédit diffère de leur mode de fonctionnement actuel, pour les faire basculer vers leur mode prédit, et ainsi adapter les flux émis par l’avion.

[0077] Dans une étape 305, chacun des blocs recevant une telle notification bascule, de son mode courant de fonctionnement, dans le mode de fonctionnement prédit.

[0078] Si l’état de connectivité prédit est une baisse de bande passante sous un premier seuil prédéfini et au-dessus d’un deuxième seuil prédéfini, le bloc prédicteur d’échanges 21 ou le bloc de contrôle 23 détermine par exemple qu’il conviendrait à un capteur vidéo de basculer dans son mode de fonctionnement dégradé 1 , une notification étant alors transmise en ce sens au capteur vidéo ; si l’état de connectivité prédit est une baisse de bande passante sous le deuxième seuil prédéfini et au-dessus d’un troisième seuil prédéfini, le bloc prédicteur d’échanges 21 ou le bloc de contrôle 23 détermine qu’il conviendrait à un capteur vidéo de basculer dans son mode dégradé 2, une notification étant alors transmise en ce sens au capteur vidéo (ou alors qu’il conviendrait de faire basculer une autre application depuis son mode de fonctionnement nominal dans son mode dégradé 1 ) etc.. A l’inverse, si l’état de connectivité prédit est une augmentation de bande passante, les changements inverses sont notifiés. Des mécanismes d’hystérésis sont en outre mis en oeuvre pour maintenir une certaine stabilité.

[0079] Le bloc prédicteur 21 fournit les modes de fonctionnement à appliquer, notamment aux capteurs pour minimiser l’impact des variations dans les ressources disponibles. Chaque capteur anticipera ainsi une prochaine diminution des ressources : par exemple préparera un buffer avec les fichiers compressés (image/vidéo/autre senseurs) avec la qualité adaptée au mode de transmission à appliquer désormais ou alors réduira sa fréquence d’émission ...

[0080] En cas de rupture anticipée de communication (i.e. aucun mode de fonctionnement applicable), le capteur peut bufferiser les données qu’il produit le temps que la communication soit rétablie. Il peut ensuite relâcher les données stockées selon le mode de fonctionnement qui sera actif au retour de la communication. Le passage dans un mode de fonctionnement dégradé peut s’accompagner d’un changement d’encodage pour réduire le débit ou pour s’accommoder d’une latence plus importante, d’un filtrage des données échangées pour réduire le débit, d’un filtrage d’un certain type d’information pour être compatible d’un échange sur réseau civil (par opposition à un réseau patrimonial). Dans une étape 306 d’adaptation de trajectoire (par exemple parallèle à l’étape 304 ou 305), le bloc de contrôle 23, en fonction de l’état de connectivité prédit à l’étape 302, détermine une adaptation de trajectoire de l’avion 30. Par exemple, une adaptation pour maintenir des conditions de transport satisfaisantes est de s’extraire d’une zone de masquage lié au terrain par exemple ; une autre adaptation est de contourner un ennemi pour ne pas être détecté à cause des transmissions mises en oeuvre dans la mission. Il s’agit alors de fournir au système avionique des éléments lui permettant de modifier la trajectoire de l’avion. [0081] Dans une étape 307 d’adaptation des liaisons de télécommunication (par exemple parallèle à l’étape 304 ou 305 ou 306), le bloc de contrôle 23, en fonction de l’état de connectivité prédit à l’étape 302 adapte les liaisons de télécommunication sans fil impliquées dans la mission : par exemple, pour éviter une perte (ou baisse) de connectivité prédite dans l’état de connectivité et relative à la liaison 51 , des flux devant transiter normalement sur la liaison radio51 sont redirigés, en fonction de leur priorité relatives, vers une liaison satellite mise en œuvre par le bloc de transmission 26 de l’avion 30 ; ou alors la fréquence utilisée (ou toute autre ressource de transmission) pour mettre en œuvre la liaison radio 51 est modifiée ; ou encore une adaptation de topologie du réseau par le bloc de contrôle est réalisée en créant une nouvelle liaison sans fil (par exemple, l’avion 86 est envoyé alors à proximité de l’avion 30 pour servir de relais de télécommunication sans fil, par la mise en œuvre d’une liaison sans fil 52 avec l’avion 30, pour pallier une rupture prédite sur la liaison 51 ).

[0082] Les conditions de connectivité de chaque phase de mission impliquant également des distances maximales respectives pour assurer la transmission, les plateformes de la mission seront positionnées de telle manière à respecter ces distances, et donc à assurer une certaine topologie du réseau d’avions pendant la phase respective de la mission. Ces topologies variant d’une phase à l’autre de la mission, les avions devront être commandés pour suivre leur mission principale mais aussi pour assurer cette connectivité.

[0083] Les étapes 304, 305, 306, 307 sont mises en œuvre dans un mode de réalisation en fonction en outre d’au moins un niveau de QoS souhaitée dans le fonctionnement dans la mission impactant donc les télécommunications mises en œuvre sans fil, et plus globalement les fonctions s’exécutant dans les avions (y compris l’avion 30) et impliquées dans ces télécommunications de la mission.

[0084] Dans un mode de réalisation, l’orchestration des différentes étapes est réalisée par le bloc de contrôle 23. Par exemple, le bloc de contrôle comporte un processeur et une mémoire stockant des instructions logicielles qui, lorsqu’elles sont exécutées sur le processeur, mettent en œuvre l’orchestration de ces étapes. [0085] Ainsi le but visé par l’invention est le suivant : avant la survenue d’un événement pouvant rompre une liaison de télécommunication sans fil mise en oeuvre dans la mission, ou affecter une telle liaison de manière à ce qu’un résultat rendu par une fonction s’exécutant dans l’avion ne puisse être délivrée par cette dernière, l’événement est prédit et une action est déclenchée en fonction de cette prédiction d’évènement de connectivité et en fonction de la prédiction de besoin d’échanges pour permettre la continuité du service, en :

- mettant en œuvre une liaison de remplacement, et/ou

- en basculant sur un mode de fonctionnement dégradé des fonctions ; et/ou

- en adaptant les liaisons, en mettant en œuvre les paramètres de configuration des moyens de transmission les plus adaptés aux prédictions de routes de communication disponibles et d’états des routes etc.

[0086] L’invention, en combinant prédiction d’état de connectivité et prédiction d’échanges, anticipe les variations de connectivité en vue de maintenir la QoS globale du système par phase de la mission et anticipe conjointement les allocations de ressources et les adaptations de modes de fonctionnement, avant que ne surviennent des pertes dans la transmission.

[0087] Phase post mission

[0088] En restitution de mission, l’apprentissage des prédicteurs est poursuivi, avec les données de connectivité, d’échanges et de condition de mission collectées pendant la mission, de manière à améliorer en continu la pertinence de l’anticipation.

[0089] L’invention permet d’anticiper les variations de connectivité et de besoin d’échanges (configuration des paramètres réseaux et des modes de transmission source et canal, anticipation des changements de topologie et d’états de liens, évaluation des besoins d’échanges, prédiction de trajectoire) au cours de ces phases de mission et réaliser les adaptations nécessaires pour maintenir la connectivité, en fonction de ces prédictions, lors de la mission. Elle permet d’assurer au mieux les échanges, de diminuer les pertes de communication (par mise en œuvre de solution alternative de manière anticipée pour maintenir la communication en cas de perte de liaison), de gérer au mieux les ressources de transmission, de réduire les temps de commutation entre deux configurations et d’être plus résilient aux différents aléas de la mission.

[0090] L’invention concerne la configuration dynamique d’un cœur de réseau de télécommunication constitué de moyens de transmission par exemple hétérogènes (liaisons V/UHF, liaisons haut-débit en bande C/K/Ku, liaison satellite GEO / MEO / LEO, ...) et propose une solution data-centrée de gestion de réseau (collecte des données de mission, utilisation de ces données off-line pour alimenter l’apprentissage de prédicteurs, détermination des paramètres des prédicteurs pour les missions à venir, anticipation des changements de connectivité grâce aux prédicteurs, auto-adaptation du réseau pour maximiser son niveau de service, stockage des données de mission).

[0091] La présente invention propose une configuration dynamique d’un réseau de communication entre aéronefs (ou autres plateformes mobiles) en fonction des données de mission (météo, terrain, environnement électromagnétique, menaces cyber, attitude de la plateforme, ...) et d’adapter les flux d’échange par rétroaction du réseau sur les applications. Les données à échanger dépendent de la phase de mission et des requêtes de l’aéronef en mission (dans l’exemple présenté, l’aéronef 30 notamment) et des autres aéronefs/plateformes ; en effet, il existe une composante « dynamique » qui correspond à ce que vont demander les autres aéronefs/plateformes, par exemple en matière de QoS ce qui aura un impact sur la volumétrie des données à échanger.

[0092] Une première fonction de prédiction prend par exemple certaines au moins des informations parmi les informations météo le long de la trajectoire suivie par l’engin mobile, la topographie du terrain survolé, la vitesse de l’engin mobile et son attitude sur les 3 axes, le type et la position des plateformes ennemies, la position des plateformes amies, l’environnement électromagnétique de la zone d’opération, ..., et produit une prédiction des routes de télécommunication disponibles et de leurs caractéristiques techniques (bande passante, latence, taux d’erreur, stabilité spatiale et temporelle) caractérisant l’état des liens de communication correspondants. Le bloc de traitement est adapté pour déduire ensuite les paramètres de configuration des moyens de transmission en fonction de ces prédictions de routes disponibles et des prédictions d’états des liens, i.e. le bloc de traitement détermine ainsi les paramètres des moyens de transmission les plus adaptés à l’état futur du réseau prédit. Ces paramètres de transmission comprennent la fréquence RF de la transmission et/ou la modulation utilisée par la forme d’onde et/ou l’algorithme de correction d’erreur et/ou la taille des paliers inter-slots pour une forme d’onde TDMA, et/ou tout autre paramètre ayant un impact sur le maintien (même dans un mode dégradé) des communications pendant la phase de mission. Ces paramètres permettent d’agir sur la bande passante, la portée, la résistance au brouillage, etc. des liaisons de transmission.

[0093] La finalité est ici de s’adapter aux variations de topologie réseau à venir en déduisant les paramètres de configuration des moyens de transmission les plus adaptés à cet état futur (de topologie réseau) prédit, et d’appliquer ces paramètres dans la fenêtre de temps correspondant à la période de prédiction.

[0094] Une deuxième fonction de prédiction prend par exemple la phase de mission (transit, surveillance, combat, ...) et produit une prédiction des types d’échanges depuis l’engin mobile vers les autres plateformes (voix, images, vidéo, données formatées, données brutes, ...), une prédiction des modes d’échange (point-à-point, point-à-multipoint, avec accusé de réception ou pas, ...), des priorités respectives et des volumétries correspondantes. La finalité est d’anticiper les types de flux à router dans le réseau.

[0095] En fonction d’au moins des résultats de la première et/ou de la deuxième fonction de prédiction, la solution propose un ou plusieurs mécanismes d’adaptation : l’adaptation des modes de transmission (bande passante, puissance, portée, résistance au brouillage, ...), l’adaptation du routage des flux déjà actifs (bascule de moyens de transmission par exemple), l’adaptation des trajectoires, l’adaptation des échanges (changement de format, stockage temporaire, périodicité, ...).

[0096] L’invention a été décrite ci-dessus en référence à des missions aériennes mettant en oeuvre notamment un avion, elle est bien sûr applicable à des missions aériennes relatives à tout type d’engins volants (avion, hélicoptère, drone, etc.) et à un ensemble coordonné d’engins, certains mobiles ou non, comprenant des moyens de transmission sans fil. Plus globalement, l’invention est également applicable à des missions tactiques collaboratives dans des milieux autres que le milieu aérien, par exemple le milieu naval ou le milieu terrestre. [0097] L’invention a été décrite ci-dessus dans un mode de réalisation utilisant des techniques de Machine Learning pour définir les prédicteurs 21 , 22, par apprentissage à partir des données de mission ou des données obtenues en simulation

[0098] Dans un autre mode de réalisation, les prédictions sont déterminées par des fonctions déterministes (règles) issues de modèles connus implémentés par les prédicteurs 21 , 22. [0099] Dans l’étape 200 décrite ci-dessus, il était sélectionné un jeu de paramètres de configuration de chaque prédicteur ; dans un autre mode de réalisation, chaque prédicteur de connectivité, respectivement d’échanges, est sélectionné parmi plusieurs prédicteurs de connectivité, respectivement d’échanges, en fonction du profil de mission.