Brussels,

COST259


Déclaration Commune d'Intention

pour la mise en place d'une Action de Recherche

Européenne Concertée appelée

Action COST 259

"Communications personnalisées et flexibles par voie radio"

Les Signataires de cette Déclaration Commune d'Intention, déclarant leur volonté commune de participer à l'Action Concertée mentionnée ci-dessus et décrite dans l'Annexe Technique à la Déclaration, ont abouti à l'accord suivant:

1. L'Action sera menée conformément aux clauses du document COST 400/94 "Règles et procédures pour la Réalisation d'Actions COST", dont le contenu est parfaitement connu des Signataires.

2. L'objectif principal de l'Action est d'accroître les connaissances des systèmes radio pour les communications personnalisées flexibles, susceptibles d'offrir différents services utilisant différentes largeurs de bande, et de développer de nouvelles techniques de modélisation et les outils d'ingénierie associés, de façon à garantir la continuité (et la qualité) de service, offerte par des réseaux ayant des capacités et des structures très diverses, dans un grand nombre d'environnements distincts.

3. Le coût total des activités menées dans le cadre de l'Action a été estimé, sur la base des informations disponibles durant la préparation de l'Action, à 17,7 Millions d'Ecus valeur 1996.

4. La Déclaration Commune d'Intention prendra effet lorsqu'elle aura été signée par au moins cinq Signataires.

5. La déclaration Commune d'Intention restera en application pour une période de trois ans, à moins que la durée de l'Action ne soit modifiée suivant les clauses du Chapitre 6 du document mentionné ci-dessus au point 1.

Annexe technique

Action COST 259

"Communications personnalisées et flexibles par voie radio"

A. Contexte général

Les communications avec les mobiles évoluent vers des systèmes de seconde génération incompatibles vers ceux de troisième génération, capable d'offrir des services diversifiés (depuis la parole et les données jusqu'à la vidéo et le multimédia) adapté aux besoins des utilisateurs dans différents environnements (du macrocellulaire dans les zones rurales au picocellulaire pour la couverture intérieure des bâtiments) pour différents débits d'information et selon le concept reconnu de bande attribuée à la demande. En conséquence, le terme "Personnelle" se transforme de plus en plus en "Personnalisée" grâce aux possibilités exceptionnelles offertes par les technologies des radiocommunications et par les capacités potentielles des services évolués. Ces applications nouvelles sont confrontées à des problèmes relatifs aux système radio, au réseau, à la propagation, aux dispositifs de correction des dégradations du canal de transmission, aux stratégies d'allocation de fréquence et aux outils d'ingénierie différents de ceux abordés dans la précédente Action COST 207 dont le succès a contribué de façon significative aux développements des spécifications GSM. Le projet suivant COST 231 qui s'est terminé après une prolongation de trois ans, s'est focalisé sur la seconde (GSM, DCS 1800, DECT) et la troisième génération (UMTS) avec seulement un petit groupe de travail s'intéressant aux systèmes de quatrième génération avec des débits d'information supérieurs à 2 Mbit/s et offrant la bande sur demande. Ce domaine va devenir l'objectif principal des recherches dans les cinq prochaines années et constituera le thème central de l'action suivante. COST 231 a aussi activement contribué à établir et développer des relations croisées avec plusieurs groupes de travail sur les équipements et systèmes radios de l'ETSI (ETSI/RES) , les projets RACE et le secteur des radiocommunications de l'UIT à un niveau international. L'Action COST 259 présentée ici devrait avoir un impact comparable aux niveaux européen et international comme précurseur dans l'évolution des normes vers les Services de Communications Personnelles caractérisés par une exploitation complète de tous les aspects de la mobilité et d'une souplessse accrue.

Le titre de cette Action cherche à résumer ces objectifs conformément au raisonnement suivant:

- communications par voie radio, pour tenir compte à la fois de la mobilité d'accès (pas seulement en termes de communications avec les mobiles mais également en termes de Boucle Locale Radio (WLL) dans une perspective grandissante de convergence entre les technologies pour les mobiles et la boucle locale radio) et la mobilité du terminal, déjà offerte par les systèmes cellulaires actuels;

- communications flexibles, pour tenir compte de la migration progressive vers les systèmes de troisième génération (UMTS) et leur fusion avec la quatrième génération, dans une perspective qui englobe un grand nombre de services à différents débits (suivant la demande de l'utilisateur) dans différentes largeurs de bandes;

- communications personnalisées, pour mettre l'accent sur le concept de mobilité personnelle, qui est la caractéristique principale des Communications Personnelles Universelles (UPT), dans une perpective multiservice capable d'offrir une large gamme d'applications pour les utilisateurs;

D'autres activités COST actuellement en cours ont été examinées de façon à éviter tout chevauchement potentiel et augmenter si possible la synergie avec elles. En outre, les projets financés par la CE (ACTS par exemple) ont été attentivement analysés, pour trouver les points communs et identifier des intégrations potentielles, prenant en compte d'une part les objectifs à court et moyen terme des projets ACTS et d'autre part l'esprit des Actions COST, qui bien qu'étant dédiées à des perspectives de recherche moyen et long terme ont à maintenir les nécessaires (et fructueuses) relations avec les activités en cours dans les autres organismes. En parallèle, toutes les contributions potentielles aux organismes de normalisation, au niveaux européen (ETSI) et mondial (UIT) ont été examinées (se reporter pour plus de détails au paragraphe E relatif à lacoordination).

Les Actions COST constituent le meilleur cadre pour ce projet pour les raisons suivantes:

- l'étude nécessite des efforts pluridisciplinaires à long terme impliquant : les techniques d'accès radio, la modélisation de la propagation, la théorie des communications, les techniques de modulation et de codage, les réseaux et les protocoles, la connaissance des applications des outils d'ingénierie ainsi que des nouveaux procédés de tests et de simulation;

- le cadre COST, comme cela a clairement été démontré dans le passé (grâce à son approche ascendante typique) facilite une harmonisation remarquable des activités de recherche au niveau national.

B. Objectifs et retombées

L'objectif principal de l'Action est d'accroître les connaissances des systèmes radio pour les communications personnalisées flexibles, susceptibles d'offrir différents services utilisant différentes largeurs de bande, et de développer de nouvelles techniques de modélisation et les outils d'ingénierie associés, de façon à garantir la continuité (et la qualité) de service, offerte par des réseaux ayant des capacités et des structures très diverses, dans un grand nombre d'environnements distincts. En outre, dans la perspective d'une demande évoluant rapidement pour interfacer le réseau photonique (fibres optiques) avec le réseau radio, les interactions mutuelles pourront aussi être analysées. Dans le scénario moyen et long terme envisagé pour les Télécommunications par la Commission Européenne, la période 2000-2005 sera caractérisée par l'apparition des Systèmes de Communications Personnelles (PCS), avec une intégration complète de la mobilité de l'utilisateur, le Réseau à Intégration de Services Large Bande et le Réseau Intelligent, suivis par la réalisation du réseau Photonique à tous les niveaux (régional, national et international). Dans un tel environnement, la nouvelle Action proposée veut jouer, en liaison avec le deploiement progressif du Système de Télécommunications Mobile Universel (UMTS) et du Système Large-bande Mobile (MBS), le rôle tenu dans le passé par :

l' Action COST 207, en liaison avec le développement du GSM;

l'Action COST 231, en liaison avec le déploiement du DCS 1800 et le développement de l'UMTS.

Les activités auront un impact significatif sur la Recherche&Développement de base et l'innovation pour les Signataires et pour toute la communauté des communications avec les mobiles, plus particulièrement pour les organismes de normalisation. En outre, les retombées habituelles d'un travail pluridisciplinaire impliquant de nombreux pays et institutions (y compris de l'Europe Centrale et Orientale) en nombre au moins égal à celui des participants engagés dans l'Action COST 231, devraient être mises à profit. Une retombée secondaire mais non négligeable sera le soutien d'une large communauté scientifique aux organismes de normalisation qui stimulera la croissance du marché des communications personnelles, prenant en compte l'impact des technologies sur la vie des citoyens des pays membres ainsi que des besoins et des effets économiques de telles technologies.

C. Le Programme scientifique

Les objectifs ci-dessus seront atteints en coordonnant les recherches des Signataires dans plusieurs domaines qui recouvrent le processus sus-mentionné:

(i) Le système radio, comprenant les études sur des techniques d'accès avancées, la bande à la demande, l'égalisation, la limitation des brouillages.

(ii) Le réseau d'accès, avec des études sur l'efficacité spectrale, l'identification des stratégies d'allocation de fréquences, des protocoles efficaces pour les hauts-débits et les réseaux distribués.

(iii) La propagation, études et simulations, utilisant de nouvelles approches prometteuses et le développement de modèles pour une caractérisation fiable du canal radio pour les communications à courte distance (environnements micro et picocellulaire), couplées à une validation par des campagnes de mesures.

(iv) La recherche sur les antennes adaptatives et/ou intelligentes avec une attention toute particulière aux possibilités de correction par diversité qu'elles sont susceptibles d'offrir, et à leur influence sur les tâches de planification des réseaux.

(v) Les outils d'ingénierie évolués pour des environnements variés comprenant les stratégies d'allocation de fréquence optimales.

Le travail sera effectué selon la liste préliminaire suivante de Tâches (et/ou sous-tâches) en imposant des échéances clairement définies pour faciliter une fin opportune de l'Action:

TACHE 1 - SYSTEME RADIO

Les activités peuvent être regroupées comme suit:

Recherches sur les systèmes d'accès, tels que Détection Conjointe - AMRC (JD-CDMA), Saut de Fréquence Lent - AMRC, AMRCT (qui peut être considéré comme une sorte d'introduction des techniques de l'AMRT avancé dans l'AMRC), les techniques multi-porteuses, dans une perspective qui assure une migration progressive et douce de la seconde génération (GSM) vers les futures générations ; l'OFDM en particulier semble approprié pour des applications dans les réseaux distribués où une utilisation efficace d'amplificateurs non-linéaires est nécessaire conduisant à des émissions parasites hors-bande importantes avec des signaux à enveloppe non-constante;

Etudes sur les débits flexibles (bande à la demande): les systèmes UMTS/MBS/WLANs seront caractérisés par des capacités de transport importantes à des débits variés de manière à traiter de nombreux services personnalisés dans des environnements différents;

Etudes de limitation des brouillages visant à améliorer les performances du système en utilisant des technique de contrôle de puissance et de limitation des brouillages;

Egalisation du canal : considérant que la norme HIPERLAN (Réseaux Locaux Radio à Haute Performance) a adopté une modulation à enveloppe constante (GMSK) qui à 23,6 Mbit/s nécessite un égaliseur pour le canal radio à l'intérieur des bâtiments, les recherches seront effectuées sur des structures d'égaliseur plus efficaces pour des modulations d'ordre plus élevé.

Les études ci-dessus seront ciblées sur (mais non limitées à ) des applications mobiles, d'autres secteurs à fort potentiel de croissance seront également examinés en détail tels que la radio dans la boucle locale dans l'hypothèse d'une convergence progressive des technologies d'accès radio vers les communications avec les mobiles.

TACHE 2 - PROPAGATION

Plusieurs sujets seront examinés tant du point de vue théorique que du point de vue expérimental:

Nouvelles approches pour la modélisation dans les bandes décimétriques et micro-ondes fondées sur des solutions directes (utilisant des calculateurs parallèles rapides) des équations de Maxwell (par exemple la méthode des éléments finis (FEM), des différences finies dans le domaine temporel ou fréquentiel (FD ou FD-TD), de la méthode de la matrice de transmission ligne (TLM);

Les bandes à 5,2 GHz, 17,2 GHz et 40 et 60 GHz ayant été attribuées par la CEPT aux HIPERLAN et MBS, des modèles seront étudiés pour les communications à courte portée dans les bandes micro-ondes et millimétriques (microcellulaire et couverture intérieure des bâtiments, pertes de pénétration, effets des arbres, influence des obstacles et du trafic automobile, etc.);

Comparaisons entre l'efficacité dans différentes situations des modèles empiriques/statistiques et électromagnétiques/déterministes (tracé de rayons);

Des mesures seront effectuées pour valider les modèles en utilisant les sondeurs de canal appropriés et pour obtenir des statistiques sur les paramètres large bande utilisés dans les simulations des systèmes; cela permettra l'adjonction de nouvelles caractéristiques qui pourraient améliorer considérablement l'efficacité des calculs tout en conservant la précision voulue.

TACHE 3 - ANTENNES

Différents thèmes seront examinés:

Etudes des effets de l'environnement proche, (pylônes, poteaux, murs, etc), sur le diagramme de rayonnement d'antenne de la station de base;

Investigation dans le domaine des antennes intelligentes et adaptatives pour la station de base, (en terme de capacité de suppression des brouillages, reconfiguration du diagramme, double polarisation, etc.);

Etudes sur la possibilité d'utiliser des technologies fibre optique pour alimenter les antennes dans la bande millimétrique;

Techniques de macro et microdiversité, avec attention particulière sur la diversité d'espace, (détection des angles d'arrivée des trajets multiples), et la diversité de polarisation, (orthogonal, oblique), afin d'optimiser la qualité de la liaison;

Faisabilité de diverses combinaisons des technologies numériques et analogiques pour la mise en forme des diagrammes d'antenne dans le cas de transmission hauts débits. En effet, les ASIC ne seront pas capables d'effectuer le traitement numérique requis en large bande en temps réel, aussi une répartition optimale entre traitement numérique et analogique devrait être étudiée en détail.

Cette tâche pourrait être fusionnée avec la tâche 2 et donner lieu à une tâche unique intitulée Propagation et Antennes.

TACHE 4 - RESEAU

Cette tâche sera concentrée sur les sujets suivants:

Efficacité spectrale et compatibilité, (partage des fréquences avec les services fixes);

Stratégies d'allocation des canaux, (fixe et/ou dynamique), optimisées en fonction du réseau et de l'environnement;

Etudes de protocoles efficaces pour les hauts débits et pour l'intégration de voix/image (multimédia), en se référant de manière explicite aux opportunités offertes par les accès ATM et IBC, (Communications Large-bande Intégrées);

Etudes sur les interconnexions potentielles et les influences mutuelles entre réseaux radio et réseaux fibre optique;

Réseaux Distribués: des protocoles spécifiques doivent être conçus pour les réseaux distribués lorsque aucun noeud central de contrôle existe; cet axe de recherche est à son premier stade de développement, avec les deux normes de réseaux locaux large bande (WLAN) ayant adopté des protocoles connus pour être inefficaces en présence de noeuds cachés.


TACHE 5 - ERREURS DE MESURE

Cette tâche, (pouvant être considérée comme une sous-tâche de la tâche 2 avec relation directe avec la tâche 1), portera sur quelques sujets d'importance capitale généralement non pris en compte dans le processus de planification d'un système de communication mobile:

Analyses des techniques de mesure les plus usuelles, (intensité du champ, profil des retards, fonctions de diffusion, taux d'erreur binaire, taux d'erreur trame, qualité du système, etc.);

Etudes de l'impact de la mesure sur la prédiction et les outils d'ingénierie, afin d'évaluer si les différences trouvées sont dues aux modèles ou aux incertitudes de mesure.

TACHE 6 - OUTILS DE PLANNIFICATION

Cette tâche sera concentrée sur:

La définition des paramètres de propagation réellement nécessaires en entrée des outils dingénierie;

Etudes de l'impact des bases de données géographiques sur les performances des modèles de propagation à l'extérieur ou l'intérieur des bâtiments, en terme de type de données, de format (matriciel, vectoriel), et de résolution, (surface et vertical);

Evaluation d'outils de couverture cellulaire, micro et pico cellulaire, et de couverture d'environnements spéciaux; ces sujets seront particulièrement focalisés sur des systèmes fonctionnant dans les bandes micro-ondes et millimétriques, compte tenu que pour les futurs systèmes, des distributions de trafic non uniformes et des considérations de capacité de trafic imposeront plus de restrictions dans la planification des cellules que la propagation;

Algorithmes d'optimisation du réseau par minimisation du brouillage interne;

Stratégies d'allocation de fréquences selon le service ou le système considéré, (motif de réutilisation, allocation libre, structures multicouches);

Développement d'un prototype d'outil d'ingénierie avancé (ou d'une méthode de planification systématique), pouvant être appliqué à différents réseaux et plusieurs environnements.

Cette tâche pourrait être considérée comme une sous-tâche de la tâche 2, également en relation directe avec la tâche 3.

D. Organisation et echéancier

D.1 Organisation

Le travail précédemment décrit sera partagé entre trois groupes de travail, conformément au schéma cidessous.


Organisation de l'Action


Les chercheurs des universités et les ingénieurs provenant des exploitants, des industriels et des laboratoires de recherches travailleront en étroite coopération en échangeant les informations. Les flux d'information et les interactions directes entre groupes seront très denses; cependant, il est également prévisible que les sous-groupes traitant des erreurs de mesure et des outils d'ingénierie procureront directement des données aux groupes traitant du système radio et du réseau, ainsi qu'au groupe antenne et propagation; le flux final concernera essentiellement ces derniers et le groupe réseau.

Des missions court terme sont envisagées pour encourager l'échange de chercheurs entre les laboratoires et favoriser une diffusion plus large des résultats ainsi que des ateliers organisés avec des orateurs invités travaillant dans des domaines d'intérêt de l'Action et une participation active aux séminaires et conférences de façon à accroître le nombre de réactions extérieures à l'Action en réponse aux idées, suggestions et propositions provenant de l'Action.

Chaque groupe de travail élira un président afin de coordonner le travail au sein du groupe, et d' assurer l'échange d'information avec les autres groupes et avec le Comité de Gestion.

Le Comité de Gestion élira un président et un vice-président , et sera responsable des interactions avec les autres entités européennes et internationales, des transferts mutuels d'information et les échanges de documents pertinents (ou de quel que matériel que ce soit sur demande spécifique). L'Action établira et favorisera des liens étroites avec les institutions, projets et organisations suivants:

4ème Plate-forme de l'Union Européenne, avec références particulières aux Actions COST (244bis, 252, 255 256, 257), et en principe les projets ACTS suivants: MOMENTS, MEDIAN, WAND, MultiPort, MUSIST, EXODUS, RAINBOW, STORMS, TSUNAMI II, BROADBAND, MICC, FRAMES, MOSTRAIN; de plus un lien est prévu avec HPCN, (Réseaux de calculateurs à haute performance); ainsi que défini par le DG III dans le cadre du Programme des Technologies de l'Information.

UIT-R (SG 1, SG 3, SG 8 et directement le TG 8/1)

ETSI (RES2, RES3, RES10, SMG2, SMG5) et NA7 sur l'UPT.

Le Comité de Gestion organisera au besoin des ateliers techniques, des séminaires, des visites de laboratoires, des échanges de personnel, des activités conjointes entre différentes institutions participant à l'Action, afin d'accélérer le développement d'un domaine technique particulier.

Les délégués représentant les signataires dans le Comité de Gestion devront:

être présents et contribuer activement aux réunions du Comité de Gestion (en moyenne trois réunions générales par an prévues, une en association avec un atelier), selon les objectifs et les étapes de l'Action;

accepter au besoin la responsabilité d'un sujet particulier de l'Action, et agir en tant que rapporteur avec les groupes de recherche nationaux de leur propre pays;

assurer des relations de travail entre l'Action et les autres Actions COST liées aux Télécommunications et aux Sciences de l'Informations selon les recommandations du Comité Technique des Télécommunications (TCT).

D.2 Echéancier

Les durées des différentes activités mises en valeurs dans les tâches 1 à 6 ainsi que les résultats attendus sont reportés dans le graphe suivant.

Compte tenu de la nature de l'Action, des ateliers annuels seront organisés; comme d'ordinaire, le président supervisera la préparation des rapports annuels. Un rapport final sera disponible à la fin de l'Action sous forme de livre; il est également proposé de mettre la documentation sous forme électronique afin d'en faciliter la transmission et la distribution à d'autres organismes. Du reste, tous les documents techniques temporaires pourront en principe, (sous réserve d'approbation par les signataires intéressés), être mis dans le WWW pour une diffusion mondiale; ceci demande la création d'un site dans le WWW pour l'Action (l'expérience dans ce domaine des Actions COST précédentes serait d'un grand secours).

L'activité envisagée sur trois ans devrait produire des résultats significatifs qui seront rassemblés dans le rapport final qui, suivant cette proposition, devrait être publié dans un ouvrage par un éditeur externe (comme cela s'est fait pour l'Action COST 231) de façon à atteindre une large diffusion des résultats juste avant le début des services FPLMTS/UMTS, attendus pour le tournant du prochain siècle.






E. Dimension économique

La dimension économique est basée sur les indications fournies par le pays COST participants au COST 231, ou par ceux qui ont indiqué leur intérêt pour l'Action.

Nombre estimé des Signataires (basé sur la participation au COST231 en régime de croisière): 20

Coût par Signataires par an (évaluation basée sur les chiffres 1993):

1 chercheur.an 60 000 ECU

2 techniciens.an 80 000 ECU

3 étudiants.an 75 000 ECU

Frais de déplacement 15 000 ECU

Total par an 230 000 ECU

Total sur 3 ans 690 000 ECU

Coûts pour les 3 années d'existence de l'Action (évaluation basée sur les chiffres 1993):

Total 690 00020 ECU 13,8 Millions d'ECU

+ 10% de coût d'intendance et d'opérationnel 1,38 Millions d'ECU

Coût total pour les fonds nationaux 15,18 Millions d'ECU

Supplément de UE (sur 3 ans) 60 000 ECU 0,18 Millions d'ECU

Dimension Economique 15,36 Millions d'ECU

Dimension économique

(évaluation 1996 en considérant une

augmentation de 15%) ~ 17,7 Millions d'ECU