L' invention concerne une méthode de routage de données entre au moins un véhicule guidé et un réseau au sol selon le préambule de la revendication 1.

A titre de véhicule guidé, l'invention entend en particulier les moyens de transport en commun (dit aussi public) , tels que des trains, métro, tramway, trolleybus, bus, etc. et plus particulièrement celui des véhicules ferroviaire ou à guidage/roulement portant pneumatique et à traction par guidage central dont la trajectoire est matérialisée par un unique rail central métallique entre deux voies de roulement des roues à pneumatique. Le guidage du véhicule peut être automatique (sans besoin d'un chauffeur à bord du véhicule, mais à l'aide d'un système de commande embarqué lui-même en relation avec un réseau de communication au sol pour son contrôle) ou manuel. L'application de l'invention pourrait également être possible pour tout autre moyen de transport terrestre, naval ou aérien.

Entre un réseau de communication au sol et un train guidé, des liaisons de type radio sont réalisées entre des bornes émettrices/réceptrices de communication au sol et des émetteurs/récepteurs embarqués. Les émetteurs/récepteurs embarqués sont eux-mêmes liés à un réseau de communication embarqué comprenant au moins un routeur de gestion de trafic de données dans, vers et hors du véhicule. Dans le cas d'un vé- hicule de forme allongée tel qu'un bus ou d'un ensemble de véhicules couplés tels qu'un train, au moins deux routeurs sont en général disposés de part et d'autre du dit véhicule ou train et associés avec des émetteurs/récepteurs de type radio à des fins de pouvoir communi- quer avec l'une ou l'autre des bornes de communication disposées au sol le long de la voie.

Suivant ce schéma, un chemin de routage associé à un canal radio est donc généralement utilisé. Ce canal peut ainsi pré- senter des limites de capacités disponibles, par exemple en terme de débit, et donc retarder voire empêcher la bonne mise en œuvre d'applications telles que nécessitant une transmission de données videos (haut débit requis) , phoniques ou critiques. Dans un contexte de forte mobilité, des conditions physiques de transmission de données peuvent aussi évoluer très rapidement, en particulier la présence d'autre véhicule dits « masqueurs » peut détériorer voire empêcher un signal de communication entre un véhicule et une borne de communication au sol.

Une solution à ce type de problème double de type débit/masquage est de rapprocher les bornes de communications au sol. Ceci a inévitablement un impact sur la complexité de mise en oeuvre d'une telle installation et bien entendu sur ses coûts.

Un but de la présente invention est donc de proposer une méthode de routage (via transmission radio) de données à large gamme de débits entre au moins un véhicule et un réseau au sol, sans avoir à modifier l'infrastructure existante des éléments embarqués de communication comme des bornes de communication disposées au sol et faisant interface entre le véhicule et le réseau sol. Cette méthode de routage doit également bénéficier pleinement des capacités disponibles de com- munication de l'infrastructure mise en œuvre, par exemple en termes de qualité, débit, sécurité, etc.

Un autre but de la présente invention est, suivant les divers débits exigés de données transmises tel qu'évoqués ci-dessus, d'assurer un routage dynamiquement fiabilisé (donc assurer la disponibilité du lien) au regard du problème de masquage par d' autres véhicules ou obstacles entre un véhicule et au moins une borne de communication.

L'invention présente ainsi une méthode de routage de données entre au moins un véhicule guidé et un réseau-sol, le dit véhicule se déplaçant sur une voie entre au moins une première et une deuxième bornes de communication disposées au sol le long de la voie selon la revendication 1. Un ensemble de sous-revendications présente également des avantages de l'invention.

Ainsi, à partir d'une méthode de routage de données entre au moins un véhicule guidé et le sol (sous-entendu un moyen de communication au sol tel qu'un réseau-sol), ledit véhicule se déplaçant sur une voie entre au moins une première et une deuxième bornes de communication disposées au sol le long de la voie, les dites bornes étant aptes à échanger des flux de données entre un réseau-sol et au moins un module de routage embarqué dans le véhicule, ladite méthode présente les étapes suivantes :

- une mesure de qualité de transmission d'un premier signal entre la première borne et le module de routage est effectuée périodiquement, - une mesure de qualité de transmission d'un deuxième signal entre la deuxième borne et le module de routage est effectuée périodiquement,

- une mesure de débit disponible de données du premier signal entre le réseau-sol et le module de routage est effectuée pé- riodiquement,

- une mesure de débit disponible de données du deuxième signal entre le réseau-sol et le module de routage est effectuée périodiquement,

- au moins un chemin de routage d'au moins une partie des données entre le sol et le module de routage est également périodiquement déterminé par l'intermédiaire d'au moins une des bornes de communication si celle-ci présente une qualité mesurée de signal supérieure à un seuil prédéterminé et un débit de donnée supérieur à un seuil prédéterminé.

En d'autres termes, suivant les mesures de qualités et de débits, un routage initial de données est périodiquement reréparti sélectivement vers au moins une des deux bornes tout en canalisant également sélectivement des données vers un chemin ou un autre en fonction des débits de ces dites données. Il est à noter que cette méthode ne nécessite avantageusement aucune infrastructure matérielle supplémentaire à celle qui existe. Tout au plus, il est fait usage d'algorithme usuel de re-routage, tel que basé sur des tech- niques connues de réseau maillé (selon des standard du type MESH sous protocole OLSR) . Ces algorithmes peuvent être mis en application de façon autonome dans une unité de calcul embarquée, elle-même en communication avec le ou les moyens de routage embarqués dans le véhicule ou le train. Ainsi, tout artefact gênant de masquage pourra être dynamiquement contourné au besoin par une pluralité de chemins de routage, si le cas se présente pour un véhicule concerné.

En particulier, la présente méthode prévoit aussi fort avan- tageusement que le routage dynamique précédent s'étend à la création de chemins faisant usage de véhicules pouvant être masqueurs comme nouvelles bornes-relais intermédiaires entre le véhicule concerné par la méthode selon l'invention et une des bornes de communication visée.

Pratiquement, si la voie est fréquentée par au moins un véhicule dit masqueur en ce qu' il se trouve entre le véhicule ainsi masqué d'une des bornes de communication et ladite borne, le chemin de routage est dévié par un deuxième module de routage embarqué dans le véhicule masqueur, le dit deuxième moyen de routage étant sélectionné sous conditions que :

- une mesure de qualité de transmission d'un troisième signal entre le dit deuxième moyen de routage et la borne de commu- nication présente une qualité mesurée de signal supérieure à un seuil prédéterminé, et

- une mesure de débit disponible de données du troisième signal entre le réseau-sol et le deuxième module de routage présente un débit de données supérieur à un seuil prédétermi- né.

Ces étapes supplémentaires de la méthode selon l'invention peuvent être avantageusement appliquées à plusieurs véhicules masqueurs et dès que des conditions de routage suffisantes seront réunies, la transmission pourra être validement effectuée sous une pluralité de chemins. Suivant les différentes gammes de débits disponibles via un ou un autres chemin validé, les données de différents débits (par exemple video, phoniques, critiques) sont sélectivement et individuellement re- routées (ou transmises) sur ces chemins pour atteindre finalement sans obstacle et délai d'attente la ou les bornes de communication au sol (ou vice-versa si la méthode selon l'invention est appliquée à des éléments de routage au sol sur lesquels les algorithmes précités sont implantés pour re- chercher les chemins de routage d'une borne vers un véhicule) .

Ainsi, le chemin de routage peut être, selon une dynamique très flexible, subdivisé en plusieurs chemins simultanés et distincts de données dont chacune de leurs bande-passantes est dépendante de valeurs mesurées de leur qualité de transmission et de leur débit minimal assuré.

Afin d'optimiser la sélection entre type de données (débit) et chemins possibles, les données transmises sont déjà pré- réparties en divers types de données ayant différents domaines de débit, telles que des données critiques de véhicule ou de trafic, des données de vidéos ou des données phoniques. Cette précaution peut être prise au niveau du moyen de rou- tage. Ainsi, selon le type des données, chaque module de routage répartit dynamiquement une transmission de données en différents chemins de routage, en choisissant lesdits chemins en fonction de leurs capacités disponibles de transmission et du débit exigé de chacun des types de données à transmettre. Pour chacun des chemins de routage utilisés, un chemin de routage peut (indépendamment des autres chemins) transiter par au moins un relais-radio embarqué sur des véhicules se déplaçant entre les deux bornes de communication.

Dans le cadre de la présente invention, des algorithmes de routages sur des chemins possibles suivant une mesure de qualité de service peuvent ainsi être associés à des algorithmes de distribution de flux de données répondant à des types d'applications nécessitant des débits critiques de données. Selon un type de flux souhaité, un ou un autre chemin possible peut donc être adéquatement privilégié. Actuellement, un trafic de donnée passe par un côté d'un train et le débit proposé à un utilisateur (= dispositif embarqué de communication ou moyen de communication mobile d'un passager) correspond à un débit disponible en limite de portée. Grâce à la méthode selon l'invention, le débit proposé à l'utilisateur peut être largement augmenté, puisque des ressources « sur mesures » peuvent être utilisées à un instant précis, soit en offrant une liaison adaptée à un haut débit requis, soit en offrant une liaison adaptée à un moindre débit, où dans ce dernier cas, deux routes peuvent être utilisées simultanément avec un partage de charge équilibré du réseau de communication. La méthode selon l'invention permet en particulier très avantageusement de prévoir un chemin de routage étant subdivisé en plusieurs chemins disjoints, sur lesquels des données à caractère redondant sont transmises. Cet aspect de type sécu- ritaire et à des fins de très bonne disponibilité est fondamental pour le bon contrôle des véhicules, en particulier dans le cas de véhicules guidés (sans chauffeur) .

Il est aussi possible de prévoir qu'une des bornes de coiranu- nication a priori au sol soit en fait disposée dans un véhicule supplémentaire, lui-même « disposé » au sol. En effet, les véhicules guidés actuels disposent de toute façon de bornes de communications à leur bord. En ce sens, II est donc fort appréciable de proposer une utilisation de la méthode de routage selon l'invention pour router des données entre un premier véhicule et un deuxième véhicule, et mettre en œuvre les données dans des applications liées aux véhicules. La méthode de routage selon l'invention, présente donc, en plus de son aspect de communication entre un véhicule et un réseau- sol, un usage possible de routage de données transmises entre plusieurs véhicules. Les applications sont nombreuses en ce sens, par exemple pour fiabiliser une transmission de données informatives sécuritaires de distances entre des véhicules auto-guidés afin d'éviter toute collision entre eux.

Des exemples de réalisation et d'application sont fournis à l'aide de figures décrites :

Figures IA, IB, IC Méthode de routage selon l'invention par plusieurs chemins pour un véhicule,

Figure 2 Méthode de routage selon l'invention pour des applications en haut débit pour un véhicule et des véhicules masqueurs, Figure 3 Méthode de routage selon l'invention sous critères d'occupation de bande pour un véhicule et des véhicules masqueurs,

Figures 4A, 4B, 4C Méthode de routage selon l'invention avec une gestion de routage de divers débits de données pour un véhicule,

Figures 5A, 5B, 5C Méthode de routage selon l'invention avec une gestion de routage de divers débits de données pour un véhicule et des véhicules relais.

Figures IA, IB, IC présentent la méthode de routage selon l'invention pour un routage de données par trois chemins possibles entre un véhicule guidé, ici un train (Tl) , se déplaçant sur une de deux voies (Vl, V2) entre au moins une première et une deuxième bornes de communication (APl, AP2) disposées au sol le long de la voie, les dites bornes étant ap- tes à échanger des flux de données entre un réseau-sol (non représenté) et au moins un module de routage (rltl, rctl, r2tl) embarqué dans le véhicule. Dans cet exemple, il existe plusieurs types de modules de routage possible, tels que les modules de type routeur et radio-émetteur/récepteur (rltl, r2tl) connectés au réseau de communication embarqué, lui-même comprenant un routeur central embarqué (rctl) . Idéalement, les modules radio (rltl, r2tl) sont disposés aux extrémités amont/aval du véhicule (comme un train) et présentent donc des qualités de transmission radio différentes en fonction de leur distance avec des éléments de communication (non- embarqués et externes audit véhicule) .

Dans le cas des figures IA et IC, lorsque le train (Tl) est proche d'une des bornes de communication radio (rltl ou r2tl) , la qualité du signal reçu est très bonne (par exemple après estimation du signal de mesure de qualité au-dessus d'un seuil de qualité prédéfini dans le routeur contrôleur rctl) , le débit physique sur le canal est donc élevé. Dans le cas de la figure IB, lorsque le train est approxima- tivement entre les bornes de communication radio, la couverture radio est faite de telle façon que le train peut par un de ses deux moyens de routage à chaque extrémité avant/arrière du train être en communication avec les deux bornes avec un signal de qualité à niveau moyen. Le débit physique de chaque canal radio est alors beaucoup moins élevé que dans les cas des figures IA et IC.

La méthode selon invention propose alors d'utiliser les deux chemins radio simultanément pour accroître le débit et l'offrir aux applications en toute transparence.

A titre d'exemple, on peut dresser un bilan suivant ce constat, pour lequel :

- en figure IA, la qualité mesurée du lien radio activé APl- rltl est très bonne ; le débit disponible est de 54M. - en figure IB, en mode alors commuté sur un routage à chemins multiples simultanés de routage, les qualités mesurées des liens radio activés APl-rltl, AP2-r2tl sont de niveau moyen ; le débit disponible de chaque lien est de 36M, soit de 72M en mode simultané selon l'invention. - en figure IC, la qualité mesurée du lien radio activé AP2- r2tl est très bonne ; le débit disponible est de 54M.

La figure 2 est issue de la figure IB adaptée à la méthode de routage selon l'invention pour des applications en haut débit pour le train dit ici premier train (Tl) sur sa voie (Vl) . Deux autres véhicules ou deuxième et troisième trains mas- queurs (T2, T3) , respectivement circulant sur une des voies (Vl, V2) se déplacent alors entre le train (Tl) et la deuxième borne de communication (AP2) . La présence de deux trains masqueurs atténue fortement le niveau de signal reçu par le premier train (Tl) depuis la deuxième borne radio (AP2) . Le chemin direct r2tl-AP2 du moyen de routage (r2tl) du premier train (Tl) n'offre donc plus un débit suffisant. En utilisant des algorithmes de maillage comme basé sur un standard OLSR, au moins un des moyens de routage (rlt2, r2t2, r3tl, r2t3) des deux trains masqueurs peut être utilisé comme relais entre le moyen de routage (r2tl) du premier train (Tl) et la deuxième borne radio (AP2) . Les moyens de routage sont ici supposés par couple disposés en amont et en aval de chaque train suivant une direction de voie. La méthode selon l'invention permet alors d'utiliser des liens disponibles en passant par les trains masqueurs (T2 et T3) offrant ainsi des débits bien supérieurs au débit initial pour communiquer avec le réseau sol. Dans ce cas, le routage depuis le train (Tl) vers le réseau sol via les bornes radio (APl, AP2) se compose de plusieurs chemins simultanés possibles : ainsi à titre d'exemple, un flux haut débit de données du train vers le sol pourra être réparti sur le chemin rltl-APl d'un côté amont au premier train (Tl) et sur les chemins r2tl-rlt2-r2t2-AP2 et/ou r2tl- rlt3-r2t3-AP2 de l'autre côté aval au déplacement du train. L'invention propose d'utiliser simultanément ces différents chemins, permettant ainsi d'augmenter le débit à offrir aux applications .

A titre d'exemple, on peut dresser un bilan suivant ce constat, pour lequel pour le premier train (Tl) , la qualité mesurée du lien radio activé APl-rltl est moyenne ; le débit disponible est de 36M. La qualité mesurée du second lien radio r2tl-AP2 est réellement faible et peut aussi avoir un faible débit de 6M. Pour des données à haut débit, ces dernières valeurs sont en dessous des seuils de mesure aptes à établir un chemin direct avec la deuxième borne radio (AP2) . C'est pourquoi les trains masqueurs pourront faire office de relais de transmission avec le premier train (Tl) . Les trains (T2, T3) ainsi devenus relais présentent de plus des liaisons internes et externes (rlt2-r2t3-AP2, rlt3-r2t3-AP2) de très haute qua- lité et à haut débit (54M) possible en raison de leur proximité à la deuxième borne radio (AP2) .

La figure 3 représente . la figure 2 en tant que méthode de routage selon l'invention, cependant dans le cas où des critères d'occupation de bande pour le premier véhicule (Tl) et les véhicules masqueurs (T2, T3) doivent être pris en compte.

Dans ce cas, le troisième train (T3) sur la seconde voie (V2) utilise déjà toute la bande possible du lien (r2t3-AP2) pour émettre un flux haut débit entre son second moyen de routage aval (r2t3) et la deuxième borne radio (AP2).

La méthode selon l'invention permet alors au premier train (Tl) de connaître l'occupation de ce lien provenant du moyen de routage (r2t3) et de router une partie de son flux de données par un lien alternatif (rltl-APl) avec le premier moyen de routage (rltl) du premier train (Tl) et la première borne radio (APl) ainsi que de router une autre partie du flux de données en utilisant les moyens de routage du deuxième train (T2) et non plus ceux du troisième train (T3) (ou tout au plus en utilisant un des moyens de routage (rlt3) encore libre de tout critère d'occupation mesuré et trop limitatif vis-à-vis d'un seuil défini selon l'invention).

Analoguement aux parties descriptives des figures précédentes, il est possible de donner un exemple quantitatif pour illustrer les conditions d'un tel critère d'occupation selon figure 3 :

- Qualité du lien radio APl-rltl moyenne (seuil acceptable de qualité), débit disponible: 36M (seuil acceptable de débit)

- Qualité du lien radio AP2-r2tl faible (sous seuil qualité) , faible débit disponible: 6M (sous seuil débit, car masquage des trains et même sans masquage, qualité et débits moyens donc mise en œuvre de la méthode selon l'invention nécessaire au moyen des trains-relais T2, T3)

- Qualité du lien radio AP2-r2t3 très bonne, très bon débit disponible: 54M mais bande partiellement déjà occupée par un trafic entre le troisième train (T3) et le réseau-sol (donc critère d'occupation existant !),

- Qualité du lien radio AP2-r2t2 très bonne, très bon débit disponible: 54M

- Qualité du lien radio r2tl-rlt2 très bonne, très bon dé- bit disponible 54M

- Qualité du lien radio r2tl-rlt3 très bonne, très bon débit disponible 54M

Les Figures 4A, 4B, 4C décrivent la méthode de routage selon l'invention avec une gestion de routage de divers débits de données pour un véhicule, ici le premier train (Tl) tel que respectivement aux figures IA, 4C, 4B.

La méthode selon l'invention inclut aussi une gestion des flux de données selon leur criticité et leur besoin en débit. Il est par exemple imaginable qu'entre le train et le réseau- sol les données à échanger soient de plusieurs types :

• Données critiques présentant : taux de pertes minimal, meilleure qualité de signal, pas de répartition de la charge, possibilité d'envoi de données à caractère redondant via des chemins multiples disjoints, par exemple à des fins de disponibilité (voire en cas de besoin sécuritaire de données) . • Données de voix présentant: latence minimale donc nombre de sauts minimum, pas de répartition de la charge.

• Données vidéo présentant: débit maximum, meilleure qualité de signal, répartition de la charge.

L' ensemble de ces contraintes lié aux exigences de débits est pris en compte dans l'invention pour router des paquets de données selon le type de leur application défini entre autre par la criticité et un besoin intrinsèque de débit. Par exemple, si le train (Tl) (ou un autre train Ti, == 2, 3, 4...) souhaite émettre vers le réseau-sol

• Des données voix de phonie PlX (resp.PiX) • Des données critiques ClX (resp. CiX)

• Des données de vidéo VlX. (resp. ViX)

Suivant sa position sur la voie et la topologie instantanée du réseau-sol et ses bornes radio (voire aussi en présence d'autres trains à proximité), les chemins de routage résul- tant de la mise en œuvre de la méthode selon l'invention et empruntés par les paquets seront distincts en fonction du type de leur application. En particulier, cet aspect est illustré à la figure 4C, où pour le type de données vidéos VlX à haut débit, les deux chemins VlX-I, V1X-2 depuis le train (Tl) vers chacune des bornes radio (APl, AP2) seront simultanément activés alors que pour les deux autres types de données PlX, ClX à débit moins élevé, il sera possible de ne réserver qu'un des chemins (ici avec la première borne radio APl) .

Les figures 5A, 5B, 5C illustrent la méthode de routage selon l'invention avec une gestion de routage de divers débits de données pour un véhicule et des véhicules relais. En résumé, ces dernières figures rassemblent les cas précédents, en par- ticuliers issus des figures 2 ou 3 (trains masqueurs) ainsi que de la figure 4C (données à divers débits) .

Les figures 5A, 5B, 5C décrivent ainsi le comportement d'algorithmes de choix de route visés par l'invention lors de la présence de trains masqueurs T2, T3 et selon le trafic entre chaque train et le réseau-sol.

Figure 5A : cas de la présence de deux trains masqueurs (T2, T3) ne transmettant pas de données vidéo ViX à haut débit. Selon l'invention, un pont de données video V1X-2 est donc facilement activable entre le premier train (Tl) et la deuxième borne radio (AP2) en déviant par exemple le chemin de routage par le troisième train (T3) pour assurer une meilleure qualité et un haut débit train-sol.

Figure 5B : Cas de la présence de deux trains masqueurs dont un (troisième train T3) transmet un flux vidéo (V3X) , sachant que chaque train émet toujours ses données critiques (CiX) . Le pont initial de routage V1X-2 via le troisième train (T3) de la figure 5A est alors substitué en un pont de routage distinct passant par le deuxième train (T2) n'émettant pas de données video et donc ayant une disponibilité de débit encore suffisante (et meilleure que le troisième train T3) pour faire transiter les données video (VlX) du premier train (Tl) .

Figure 5C : Cas de la présence de deux trains masqueurs qui transmettent chacun un flux vidéo (V2X, V3X) , sachant que chaque train émet toujours ses données critiques (CiX) . Sachant que les débits des canaux de type video des trains mas- queur-relais sont moyens, la méthode selon l'invention va ré- partir le transit des données video (VlX) du premier train (Tl) sur deux chemins parallèles depuis les trains relais et la deuxième borne radio (AP2) .