Brevet FR2315725A1 — publié le 19770121

La présente invention concerne un procédé d'exploitation de données dans un réseau a configuration en boucle fermée comprenant un conducteur d'ondes électromagnétiques, une unité centrale, des répéteurs et une pluralité de postes (ou terminaux), aux fins d'échanges mutuels d'informations entre lesdits postes et (ou) l'unité centrale sous la forme de variations élémentaires de signaux électromagnétiques organisés en "mots groupés en "cadres" et constituant une "trame" de durée déterminée. L'invention concerne également un réseau de transmission pour la mise en oeuvre du procédé précité, réseau constitué par une unité centrale, N postes (ou terminaux) et n répéteurs reliés en boucle fermée, soit par un cable coaxial, soit par un guide d'ondes, soit par une fibre optique multimodes (ou guide optique). On connait déjà des réseaux de transmission de données ou des réseaux téléphoniques organisés en une ou plusieurs boucles dont le principe général est le suivant -un certain nombre de postes ou terminaux sont répartis en série sur une boucle, 'information qui se propage dans un sens déterminé étant organisée en "trames" comportant un certain nombre de "mots. Parmi les diverses procédures d'échanges d'informations utilisées, on peut citer celles-ci -il y a autant de mots dans la trame que de postes sur la boucle, un poste donné sélectionnant le créneau de son mot par comptage à partir de l'en-tête de la trame, -le nombre de mots de la trame est inférieur au nombre de postes, chaque mot étant affecté provisoirement à un poste dont il comporte l'adresse, -un créneau temporel de durée variable est attribué selon les besoins à chaque poste en fonctionnement. La boucle est refermée par un répéteur particulier dont les fonctions sont de fournir un signal d'horloge afin de délimiter les créneaux temporels ainsi qu'un mot d'en-tête, de régénérer l'information qui doit continuer à circuler et détruire celle qui ne sert plus, de jouer le rôle de mémoire tampon car le premier mot de la trame lui revient avant que le dernier ne soit émis, et enfin de jouer éventuellement un rôle dans l'attribution des créneaux. La boucle comporte également des répéteurs simples destinés à compenser l'atténuation de propagation et, éventuellement des organes de couplage à d'autres boucles. L'unité centrale très souvent confondue avec le répéteur principal est un ordinateur dans le cas d'un réseau informatique, ou un central dans le cas d'un réseau téléphonique. Dans tous les cas, les liaisons unité centrale-postes et postes-unité centrale sont privilégiées, les transmissions directes postes-postes étant le plus souvent inexistantes en raison de la complexité d'établissement d'une telle liaison pour les procédures d'échanges qui viennent d'être décrites. Un grave inconvénient des réseaux précités réside dans le fait que la défaillance d'un des postes risque d'entraîner la mise hors service de l'ensemble de la boucle ; de plus, ainsi qu'il a déjà été indiqué, la conception même du réseau ne permet pas de réaliser de façon simple des liaisons de postes à postes. Un des buts de la présente invention est de réaliser un réseau en boucle fermée dont le trafic ne peut être affecté globalement par la mise hors service d'un ou plusieurs postes. Un autre but de l'invention est de permettre de réaliser de façon simple des liaisons directes ("duplex") de postes à postes quelles que soient leurs positions respectives sur la boucle. Selon l'inventiôn, le procédé d'exploitation de données dans un réseau à configuration en boucle fermée comprenant un conduc- teur d'ondes électromagnétiques, une unité centrale, des répéteurs et une pluralité de postes (ou terminaux) aux fins d'échanges mutuels d'informations entre lesdits postes et (ou) 1'unité centrale sous la forme de variations élémentaires de signaux électromagnétiques organisés en "mots" groupés en "cadres" et constituant une "trame" de durée déterminée, est notamment remartuable en ce crue la fonction "mémoire" normalement dévalue à ae soucie l'unité centrale est assurée par le conducteui proprement dit dont le développement estsupérieur à la "longueur physique" de la trame, longueur ayant pour expression le produit de la durée de ladite trame par la vitesse de propagation des signaux dans le conducteur de boucle, et en ce que le sens de circulation des informations dans le réseau est déterminé, soit unidirectionnellement, soit bidirectionnellement. Avantageusement, la trame entière est répétée une fois sur deux, puis effacée systématiquement au passage suivant. Egalement selon l'invention, le réseau de transmission pour la mise en oeuvre du procédé précité, réseau constitué par une unité centrale, N postes (ou terminaux) et n répéteurs reliés en boucle fermée, soit par un cabale coaxial, soit par un guide d'ondes, soit par une fibre optique multimodes (ou guide optique) est notamment remarquable en ce que les N postes sont, soit raccordés au conducteur par des coupleurs passifs directionnels à sens unique, les répéteurs étant alors insérés dans le réseau, soit raccordés au conducteur par des coupleurs passifs directionnels à double sens, les répéteurs étant alors raccordés au réseau au moyen de coupleurs passifs directionnels à sens unique. Avantageusement, lorsque le réseau est constitué par une fibre optique multimodes, les coupleurs passifs directionnels à sens unique ou à double sens, sont du genre de ceux décrits dans la demande de brevet français n 74 41 330 déposée par la Demanderesse le 16 décembre 1974 sous le titre "Dispositif coupleur directif pour fibres optiques multimodes n, Lorsque le réseau en boucle fermée présente un développement linéaire suffisamment important, de l'ordre de plusieurs centaines de mètres à quelques milliers ou dizaines de milliers de mètres, le procédé selon l'invention permet à la limite de supprimer l'unité centrale, ou tout au moins la fonction "mémoire tampon" de cette dernière, la boucle elle-meme devenant une mé- moire circulante à accès séquentiel pour tous les postes répartis le long de celle-ci. La mise en oeuvre de coupleurs directifs pour le raccordement des postes au réseau accroit considérablement la fiabilité du système, un dérangement éventuel de l'un d'eux ne pouvant alors affecter le reste du trafic. Enfin, la possibilité de faire circuler l'information dans deux sens determinés-par la mise en oeuvre de coupleurs directionnels à double sens permet tout à la fois de doubler pratiquement le débit d'informations du réseau et de favoriser l'éta- blissement de liaisons directes entre postes. La description qui va suivre en regard des dessins annexés, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. La figure 1 représente le schéma synoptique d'un réseau de transmission en boucle fermée selon l'invention dans lequel l'information circule dans un sens déterminé. La figure 2 représente le schéma synoptique d'une variante de réalisation du réseau de la figure 1, dans lequel l'informa tion circule dans deux sens opposés. Dans un conducteur 1 d'ondes électromagnétiques, par exemple une fibre optique, sont insérés sucessivement un répéteur 2 dit "principal" couple bidirectionnellement avec une unité centrale 3, un premier groupe de coupleurs passifs directionnels à sens unique 4a1 4b, . . 4n couplés respectivement à un premier groupe de postes (ou terminaux) 5a, 5b, ... 5n, un répéteur. 6 dit "simple" et un second groupe de coupleurs passifs directionnels à sens unique 7a, 7b, ... 7n-couplés respectivement à un second groupes de postes 8a, 8b, - 8n. Dans le réseau de la figure l, l'information circule dans le sens des aiguilles d'une montre, les affaiblissements de transmissions étant compensés par les répéteurs tels que 2 et 6 régulierement répartis le long de la boucle. Le répéteur 2 dit "principal" est couplé avec l'unité centrale 3 afin de superposer à sa fonction propre de régénération d'autres fonctions telles que, effacement, comptage, émission de codes de synchronisation, etc... nécessaires à l'exploitation du réseau. Les coupleurs directifs 4a, 4b, - .. 4n et 7a, 7b, ... 7n sont évidemment différents selon la nature du conducteur 1 ; lorsque ce dernier est un câble coaxial, les coupleurs connus du type transformateur différentiel sont avantageusement utilisés. Lorsque le conducteur de boucle est un guide d'ondes hyperfréquences, les dispositifs utilisés spécifiques à ce moyen de transmission sont connus sous la dénomination de "coupleurs à guide d'ondes'. Ainsi qu'il a déjà été indiqué, lorsque le conducteur 1 est une fibre optique, les coupleurs sont du type de ceux décrits dans la demande de brevet précitée en raison, outre leur double fonction de connecteur et de coupleur, des nombreux avantages qu'ils présentent, tels que leur faible taux de pertes d'insertion et leur coefficient de couplage réglable. Sur la figure 2, dont les références sont communes avec celles de la figure 1, un double répéteur 9 dit "principal" est inséré dans le conducteur 1 au moyen de deux coupleurs directionnels à sens unique 10a et lob, ledit double répéteur étant couplé bidirectionnelement à l'unité centrale 3. Sur le conducteur 1 sont ensuite insérés successivement un premier groupe de coupleurs passifs directionnels à double sens Ila, 11b ... lin couplés respectivement à un premier groupe de postes 12a, 12b, ... 12n, un répéteur double 13 couplé au conducreur 1 au moyen de deux coupleurs passifs directionnels à sens unique 14a, 14b et un second groupe de coupleurs passifs directionnels à double sens 15a, 15b, ... 15n couplés respectivement à un second groupe de postes 16a, 16b, . 16n Dans le réseau de la figure 2, l'information circule sous la forme de deux courants de sens opposés ; il est évident, dans ces conditions, qu'il n'est pas possible d'insérer directement des répéteurs dans la boucle, ceux-ci étant par essence meme des dispositifs unidirectionnels. Le problème a été résolu en disposant tête-bêche deux répé- teurs reliés chacun au conducteur de boucle par deux coupleurs directionnels à sens unique afin de séparer les deux courants opposés de circulation de l'information au niveau desdits répéteurs. Compte tenu de la plus grande complexité de l'organisation logique des postes consécutive au double sens de circulation, le réseau de la figure 2 permet un débit d'information pratiquement double de celui de la figure 1. La mise en oeuvre de coupleurs passifs directionnels à sens unique ou à double sens sur une boucle à memoire circulante impose une organisation particulière des procédures d'échange d'informations ; en effet, une information d'un ou plusieurs "mots" ayant été exploitée doit être détruite aussitôt car elle encombre inutilement la "trame" et diminue le rendement de la boucle. Dans les boucles classiques ou les terminaux sont disposés en série, sur la ligne, ceux-ci peuvent remettre un "blanc" à la place de l'information détruite (celle qu'ils viennent de lire par exemple). Dans la boucle selon l'invention où il est très difficile, voire impossible d'affecter une fonction effacement à chaque poste, celle-ci est dévolue au répéteur principal unique 2 (fig. 1 ou double 9 (fig. 2.) qui peut remplacer par un blanc un mot ou un groupe de mots, désormais inutiles, de la trame qu'il régénère. Suivant les positions relatives sur la boucle de deux postes en procédure de communication, l'information correspondante peut ou non transiter par le répéteur principal ; afin de pouvoir effacer dans les deux cas l'information déjà utilisée, la trame e'- tière est répétee une fois sur deux, puis effacée systématiquement au passage suivant, ledit effacement ne laissant subsister que la trame vierge comportant seulement l'en-tête et les "cadres" vides où étaient inscrits primitivement les "mots". Une telle procédure autorise une simplification considérable de la logique du rOpeteur principal qui peut être ainsi réduite à une simple fonction de bascule. La position en série des terminaux d'un réseau en boucle traditionnel permet d'introduire un retard dans la transmission des informations afin de lire et d'interpréter le contenu d'un cadre avant d'y écrire le message. Une telle procédure est exclue pour le procédé selon l'invention ; en effet, le débit d'informations est bien trop élevé pour que le retard du à la décision soit négligeable devant- la durée d'une variation élémentaire des signaux (ou "bitst),-et la décision d'écriture ainsi que le contenu du mot à transmettre doivent être connus à priori. L'étiquettage de chaque cadre devient ainsi superflu, les postes repérant le cadre désiré par simple comptage à partir d'un mot d'en-tete de trame, ce qui permet de prévoir le passage du cadre en question. Un poste désirant démarrer un échange doit s'approprier un cadre et le conserver, ceci sans interrompre un autre échange en cours. Pour que deux postes ayant repéré lors d'un premier passage un premier cadre vide ne tentent pas de l'utiliser tous les deux au passage suivant, chaque en-tête de trame est constitué par un numéro qui est commun à une paire "trame respectée-trame effacée" et qui correspond au numéro d'un poste. Pendant ces deux trames, seul ce poste peut entamer une procédure d'entrée en communication. Au passage de la trame respectée qui porte son numéro, le poste qui désire entreren communication repère le premier cadre vide ne servant à aucun échange en cours. Au passage de la trame suivante (trame effacée), le cadre en question sera à fortiori vide ; le poste y écrit un premier message et recommence à chaque nouvelle trame effacée pour conserver son droit sur ce cadre. En fin de communicationr l'écriture cessant, le cadre devient disponible et peut être choisi par un autre poste dès la trame suivante. A titre indicatif, un réseau mettant en oeuvre le procédé selon l'invention et réalisé au moyen d'une fibre optique d'affaiblissement 20 dbXkm peut s'appliquer aux trois réalisations suivantes : -Central téléphonique privé de 1000 postes fonctionnant en modulation par impulsions codées (MIC) ; longueur de la boucle : 16,5 km. Débit d'informations par poste : 64 x 103 informations élémentaires par seconde (64 kbits/s). Taux d'occupation : 0,5. Rendement en liaisons. bilatérales : 0,66. Débit minimal de la boucle : 48 Mbits/s. -Chatne d'acquisition de mesures et de contrtles de processus d'une centrale nucléaire utilisant 5000 capteurs ou organes de contrôle et une unité centrale. Longueur de la boucle : 200 km. Débit d'informations par capteur : 100 kbitsXs. Taux d'occupation 1. Rendement en liaisons unilatérales : 1. Débit minimal de la boucle : 50 Mbits/s. -Réseau de partage de ressources entre systèmes informatiques comportant 30 unités utilisant chacune 10 8 du temps pour des liaisons bilatérales en mots de 32 informations élémentaires (bits). Longueur de- la boucle : 425 m. Débit d'informations par unité : 10 Mbits/s. Taux d'occupation : 0,1. Rendement : 0,66. Débit minimal de la boucle : 45 Mbits/s. - REVENDICATIONS 1.- Procédé d'exploitation de données dans un réseau à configuration en boucle fermée comprenant un conducteur d'ondes élec- tromagnétiques, une unité centrale, des répéteurs et une pluralité de postes (ou terminaux@ aux fins d'échanges mutuels d'informations entre lesdits postes et (ou) l'unité centrale sous la forme de variations élémentaires de signaux éléctromagnétiques organises en "mots" groupés en "cadres" et constituant une "trame" de durée déterminée, caractérisé en ce que la fonction "mémoire" normalement dévolue à l'unité centrale est assurée par le conducteur de boucle proprement dit dont le développement est supérieur à la "longueur physique" de la trame1 longueur ayant pour expression le produit de la durée de ladite trame par la vitesse de propagation des signaux dans le conducteur de boucle, et en ce que le sens de circulation des informations dans le réseau est déterminé, soit unidirectionnellement, soit bidirectionnellement. 2.- Procédé d'exploitation de données selon la revendication 1, caractérisé en ce que la trame est répétée une fois sur deux puis effacée systématiquement au passage suivant. 3;- Procédé d'exploitation de données selon l'ensemble des revendications I et 2, caractérisé en ce que l'en-tête de trame est constitué - par un numéro commun a une paire trame respectée- trame effacée et correspondant à un poste déterminé 4.- Procédé d'exploitation de données selon l'ensemble des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le repérage d'un cadre vide s' effectue pour un poste déterminé an passage correspondant de la trame respectée, l'écriture du essage s'effectuant au passage suivant et se poursuivant à chaque trame effacée jus- qu'à la fin de la communicaticn. 5.- Réseau de transmission pour la mise en oeuvre du procédé selon les revendications 1 à 4, réseau constitué par une unité centrale, N postes (ou terminaux) et n répéteurs reliés en boucle fermée, soit par nn câble coaxial, soit par un guide d'ondes, soit par une fibre optique multimodes (ou guide optique), caractérisé en ce que les N postes sont, soit raccordés au conducteur par des coupleurs passifs directionnels à sens unique, les répéteurs étant alors directement insérés dans le réseau, soit raccordés au conducteur par des coupleurs passifs directionnels à double sens, les répéteurs étant alors raccordés au réseau au moyen de coupleurs passifs directionnels à sens unique. 6.- Réseau de transmission selon la revendication 5, carac térisé en ce que l'unité centrale est couplée par un canal de transmission bidirectionnel, soit à un répéteur dit "principal1, directement inséré dans le conducteur, soit à deux répéteurs disposés tête-bêche et raccordés au conducteur par deux coupleurs passifs directionnels à sens unique. 7.- Réseau de transmission selon l'ensemble des revendications 5 et 6, caractérisé en ce que les postes (ou terminaux) sont constitués par des équipements téléphoniques fonctionnant par modulation en impulsions codées (MIC). 8.- Réseau de transmission selon l'ensemble des revendications 5 et 6, caractérisé en ce que les postes sont constitués par des capteurs ou organe de contrôle dlune chaîne d'acquisi- tion de mesures et de contrôles de processus industriel. 9.- Réseau de transmission selon 11 ensemble des revendications 5 et 6, caractérisé en ce que les postes sont constitués par des unités d'un réseau de péri-informatique.