Brevet FR2460083A1 — publié le 19810116

L'invention concerne un réseau de commutation a structure hiérarchisée capable de traiter n'importe quel type de données numériques ou mises sous forme numérique. Ce réseau peut être utilisé dans les centres de télécommunications notamment dans les centraux téléphoniques, c'est-à-dire que les différents ensembles de commutation ou opérateurs sont réunis dans un même lieu. On appelle réseau de commutation un ensemble d'opérateurs de commutation ou commutateur et de liaisons constituées par des voies de transmission numériques, chaque voie reliant deux opérateurs et comportant les deux sens de communications. On appelle degré d'un opérateur le nombre k d'opérateurs du réseau auxquels il est directement relié par une liaison. Comme les réseaux de commutation classiques, le réseau conforme à l'invention comporte deux types d'opérateurs, un premier type d'opérateurs à trafic terminal connectés à la fois à l'extérieur et à l'intérieur du réseau et un second type d'opérateurs à trafic de transit interne. La transmission en mode paquets convient particulierement au réseau de commutation conforme à l'invention, car elle offre une très grande souplesse en ce qui concerne les données commutées. Pour traiter des informations de n'importe quel type (téléphonie, télex, données informatiques, etc ...) il faut respecter les contraintes du mode de transmission le plus exigeant qui est la téléphonie pour laquelle le temps de transfert des informations dans le central doit être de l'ordre de la milliseconde. Pour respecter cette contrainte de temps, l'architecture du réseau décrit par l'invention permet de minimiser la "distance" parcourue par les informations dans le central, la "distance" étant le nombre d'opérateurs traversés plus un. D'autre part, le réseau conforme à l'invention comporte moins d'ope- rateurs que les réseaux connus pour un même nombre total V de voies à commuter et pour une même capacité nominale m pour chaque opérateur. Enfin, un réseau incomplètement équipé conforme à l'invention a les mêmes propriétés que le réseau équipé à capacité maximale et l'extension ne nécessite aucun recâblage. Selon une caractéristique de l'invention, dans un réseau de commutation G(p,ss) comportant N opérateurs, chaque opérateur est relié directement par k liaisons à k autres opérateurs du réseau, k étant égal à 2p et p étant un entier, les N opérateurs sont répartis en ss étages de opérateurs chacun, un premier étage numéroté 0 d'opérateurs d'un premier type dit "terminal" et 5-1 étages, numérotés de I à ss-l, d'opérateurs d'un second type dit "de transit interne", un opérateur quelconque de coordonnées (i,j), i étant l'étage (0 # i # ss-1) et j étant le rang de l'opérateur dans l'étage (O # j 4 pss-l), est relié par p liaisons à p opérateurs Ax (0 # x # p-1) de l'étage suivant, Ax ayant pour coordonnées [(i+1) mod ss, (j mod pi+l+x.pi) mod pi+l+j-j mod pi+1l, et est relié par les p autres liaisons à p opérateurs Ay (y = p+x) de l'étage précédent, Ay ayant pour coordonnées [(i-1) mod ss, (j mod pi+x.p(i-1) mod ss) mod pi+j-j mod pil, le premier étage 0 succèdant au (ss-1)ième au point de vue connexion et mod désignant la fonction "modulo". Selon une autre caractéristique de l'invention, le réseau de commutation G(p,ss) est construit à partir d'un module initial de p+p2 (ss-1) opérateurs dont p opérateurs de l'étage terminal et p2 opérateurs de chacun des (ss-1) autres étages, ces opérateurs étant réunis par des connexions définies par la caractéristique précédente de telle sorte qu'il existe 2 chemins internes indépendants reliant deux opérateurs terminaux quelconques. Les objets et caractéristiques de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d'un exemple de réalisation, ladite description étant faite en relation avec les dessins ci-annexés dans lesquels - la figure I représente un exemple de réseau complètement équipé, selon l'invention, pour lequel p est égal à 2 et ss est égal à 3. - la figure 2 montre deux chemins indépendants entre le premier (0,0) et le sixième (0,5) opérateur de l'étage terminal 0 dans le réseau G(2,3) représenté à la figure 1. - les figures 3a à 3d montrent la procédure d'extension du réseau depuis le module initial (fig. 3a) jusqu'au au réseau complètement équipé (fig. 3d). Tout réseau conforme à l'invention comporte deux types d'opérateurs qui ont chacun la même capacité nominale m. Le premier type d'opérateur appelé opérateur à trafic terminal ou opérateur terminal assure le raccordement bidirectionnel avec l'extérieur du réseau, c'est-à-dire qu'il surveille les lignes de transmission extérieures au réseau qui lui sont reliées directement, qu'il échange des messages avec les autres opérateurs de même type pour l'établissement des communications et qu'il assure la signalisation à travers les opérateurs du second type. Pour réaliser ces fonctions, un opérateur terminal comporte un niveau de commutation relié à k autres opérateurs du réseau, une interface vers l'extérieur du réseau et un niveau supérieur constitué par un microcalculateur de commande du niveau de commutation et de l'interface vers l'extérieur. Le second type d'opérateur appelé opérateur de transit interne assure uniquement le transport et l'orientation des données et des informations de signalisation et de contrôle. Pour réaliser ces fonctions, un opérateur de transit interne comporte un niveau de commutation relié à k autres opérateurs du reseau et un niveau supérieur constitué par un microcalculateur de commande du niveau de commutation, ce niveau supérieur ayant une "intelligence" et une capacité mémoire considérablement réduites par rapport à celles du niveau supérieur d'un opérateur terminal. La taille d'un réseau est déterminée par le volume V maximal de voies de transmission qu'il aura à commuter. Un réseau conforme à l'invention nécessite N1 = v/m opérateurs du premier type et N2 = v/m [logp (v/m) -1] opérateurs du second type. Dans l'exemple que l'on va décrire et qui est représenté à la figure 1, chaque opérateur est relié directement à 4 autres opérateurs du réseau, c'est-à-dire que k est égal à 4 et donc que p est égal à 2. D'autre part, on suppose que est égal à 8, ce qui donne N1 égal à 8 et N2 égal à 16. Ce réseau G (2,3) comporte 3 étages (ss=logp v/m = log28=3) et 8 opérateurs par étage. Le premier étage comporte des opérateurs terminaux qui sont repré sentés par des cercles en traits forts avec une double flèche qui indique la connexion avec l'extérieur du réseau et qui sont numérotés de 00 à 07. Les deux autres étages sont constitués par des opérateurs de transit interne représentés par des cercles en traits fins et numérotés de 10 à 17 pour le premier et de 20 à 27 pour le second. Le premier étage faisant suite au troisième au point de vue connexion, on l'a représenté une seconde fois en pointillé afin que la figure soit plus claire. Un opérateur quelconque de coordonnées (i,j), i étant l'étage et j le rang dans l'étage, est relié par deux liaisons à deux opérateurs A0 et Al de l'étage suivant de coordonnées A0 : [(i+1)mod 3, i] A1 : [(i+l)mod 3, (jmod 2i+1+2i)mod 2i+1+j-jmod 2i+1] et est relié par deux autres liaisons à deux opérateurs A2 et A3 de l'étage précédent de coordonnées A2 : [(i-1)mod 3, il A3 : [(i-1)mod 3, (jmod 2i+2(i-1)mod 3) mod 2i+j-jmod 2i]. Donc, l'opérateur (0,0) est relié aux opérateurs (1,0) et (1,1) de l'étage suivant et aux opérateurs (2,0) et (2,4) de l'étage précédent. L'opérateur (0,1) est relié aux opérateurs (1,0), (1,1), (2,1) et (2,5). L'opérateur (0,2) est relié aux opérateurs (1,2), (1,3), (2,2) et (2,6). L'opérateur (0,3) est relié aux opérateurs (1,2), (1,3), (2,3) et (2,7). L'opérateur (0,4) est relié aux opérateurs (1,4), (1,5), (2,4) et (2,0). L'opérateur (0,5) est relié aux opérateurs (1,4), (1,5), (2,5) et (2,1). L'opérateur (0,6) est relié aux opérateurs (1,6), (1,7), (2,6) et (2,2). L'opérateur (0,7) est relié aux opérateurs (1,6), (1,7), (2,7) et (2,3). Pour avoir toutes les liaisons, il ne reste plus à donner que les liaisons entre le deuxième et le troisième étage. L'opérateur (1,0) est relié aux opérateurs (2,0) et (2,2). L'opérateur (1,1) est relié aux opérateurs (2,1) et (2,3). L'opérateur (1,2) est relié aux opérateurs (2,2) et (2,0). L'opérateur (1,3) est relié aux opérateurs (2,3) et (2,1). L'opérateur (1,4) est relié aux opérateurs (2,4) et (2,6). L'opérateur (1,5) est relié aux opérateurs (2,5) et (2,7). L'opérateur (1,6) est relié aux opérateurs (2,6) et (2,4). L'opérateur (1,7) est relié aux opérateurs (2,7) et (2,5). On expose maintenant les propriétés d'un réseau de commutation G(p,ss) conforme à l'invention. Le réseau étant symétrique par rapport à chaque opérateur terminal, le calcul des distances (égales au nombre d'opérateurs traversés plus un) maximale TM et moyenne Tm entre deux opérateurs terminaux quelconques ne nécessite que N1-1 évaluations au lieu de CN12 dans le cas d'un réseau quelconque. La distance maximale TM dans un réseau conforme à l'invention est égale à ss. La distance moyenne Tm est égale à dans le cas où p est égal à 2. Le tableau suivant permet une comparaison de TM et Tm dans le cas où p est égal à 2. ss 3 4 5 6 NI 8 16 32 64 N2 16 48 128 320 TM 3 4 5 6 Tm 1,9 3,2 4,4 5,6 Dans les réseaux de commutation il est important de minimiser la distance maximale TM, car la durée maximale de traversée du réseau en dépend ; en outre, dans le cas d'une transmission par paquets auto-dirigés, la longueur de lten-tête de chaque paquet, qui indique les différents opérateurs à traverser, dépend également de cette distance maximale TM. La distance moyenne Tm doit également être minimisée car la capacité globale de commutation des opérateurs en est directement fonction. En effet, si le débit injecté au réseau est égal à A Meb/s, le débit total écoulé dans l'ensemble des liaisons du réseau est A.Tm. Dans les réseaux conformes à l'invention les distances Tm et TM sont très proches du minimum théorique. Le fait que tout opérateur terminal joue un rôle identique à tous les autres opérateurs terminaux simplifie les algorithmes de recherche de chemin et de diffusion et permet un câblage d'une grande régularité. Une autre propriété de ces réseaux G(p,) est d'offrir une très grande sécurité. En effet, entre deux opérateurs terminaux quelconques il est toujours possible de trouver deux chemins disjoints, c'est-à-dire n'ayant aucun opérateur et aucune liaison en commun, de longueur 13. A la figure 2, on a représenté dans le réseau G(2,3) deux chemins indépendants de longueur 3 entre le noeud (0,0) et le noeud (0,5). Ces deux chemins sont les suivants (0,0)-(1,1)-(2,1)-(0,5) (0s0)-(2b4)-(1s4)-(0s5)* Une autre propriété des réseaux conformes à l'invention réside dans les procédures d'extension ; l'une d'elles, particulièrement intéressante, est décrite dans ce qui suit. Tout réseau G(p,ss) peut être construit à partir d'un module initial de p+p2(ss-1) opérateurs qui comprend p opérateurs de l'étage terminal et p2 opérateurs de transit interne de chacun des (B-1) autres étages. Dans notre exemple G(2,3), un module initial t est constitué à partir des opérateurs terminaux (0,0) et (0,7) ; il comprend les liaisons et opérateurs qui constituent les chemins suivants (voir figure 3a) (0,0)-(1,0)-(2,0)-(0,0) (0,0)-(1 , 1)-(2,3)-(0,7) (0,0)-(2,4)-(1,6)-(0,7) (0,7)-(2,7)-(1 ,7)-(0,7). Dans le cas général d'un réseau G(p,ss), un module initial est constitué à partir des p opérateurs terminaux dont les coordonnées j exprimées en base p par ss chiffres, puisque NI est égal à pus, sont les suivantes Ce module initial comprend les liaisons et opérateurs qui constituent p chemins en boucle reliant les opérateurs de même rang dans les ss étages et p(p-l) autres chemins de longueur ss reliant chacun des p opérateurs terminaux (o,jo,x) ) à chacun des (p-l) autres opérateurs terminaux Dans notre exemple, jo,o est égal à 0002 et j, | est égal à 1112. Ensuite, le réseau est étendu par adjonctions successives de modules analogues qui viennent se brancher en au moins p2 opérateurs du réseau déjà construit. Dans notre exemple G(2,3), on a représenté à la figure 3b une première extension. Un module d'extension 2 constitué à partir des opérateurs terminaux (0,1) et (0,6) se branche sur les opérateurs (1,0), (1,1), (1,6) et (1,7). Ce module 2 comprend les opérateurs et liaisons qui constituent les chemins suivants : (0,1)-(1,1)-(2,1)-(0,1) (0,1)-(1,0)-(2,2)-(0,6) (0,6)-(1,7)-(2,5)-(0,1) (0,6)-(1,6)-(2,6)-(0,6). La figure 3c représente une deuxieme extension par adjonction d'un module 3 constitué à partir des opérateurs terminaux (0,2) et (0,5) et branché sur les opérateurs (2,1), (2,2), (2,5) et (2,6). Ce module 3 comprend les opérateurs et les liaisons qui constituent les chemins suivants (0,2)-(1,2)-(2,2)-(0,2) (0,2)-(1,3)-(2,1)-(0,5) (0,5)-(1,4)-(2,6)-(0,2) (0,5)-(1 ,5)-(2,5)-(0,5). La figure 3d représente une troisieme et dernière extension par adjonction d'un module 4 constitué à partir des opérateurs terminaux (0,3) et (0,4), par les opérateurs et les liaisons qui constituent les chemins suivants (0,3)-(1 ,3)-(2,3)-(0,3) (0,3)-(1,2)-(2,0)-(0,4) (0,4)-(1,5)-(2,7)-(0,3) (0,4)-(1,4)-(2,4)-(0,4). Dans le cas général d'un reseau G(p,), les modules d'extension sont constitués à partir de p operateurs terminaux dont les coordonnées j exprimées en base p se déduisent des coordonnées j des p opérateurs terminaux des modules d'extension précédents par permutation circulaire des valeurs attribuées à l'un des chiffres. On obtient ainsi les coordonnées jl,x des p opérateurs terminaux du premier module d'extension à partir de celles du module initial par permutation circulaire des valeurs attribuées au dernier chiffre. j@@ = 000 ... 01 p j1,1 = 111 ... 12p Les coordonnées . j (O # x # p-l) des p opérateurs terminaux du z ieme z,x module d'extension s'obtiennent à partir des coordonnées j des ss operateurs terminaux des modules d'extension précédents par permutation circulaire des valeurs attribuées au ssième chiffre pour I Dans notre exemple, le module initial est construit à partir de 0002 et 1112 la première extension est construite à partir de 0012 et 1102 la deuxième extension est construite à partir de 0102 et 1012 la troisieme extension est construite à partir de 0112 et 1002. Les opérateurs terminaux du zième module d'extension étant définis pour leurs coordonnées jz.x' ce module d'extension comprend les liaisons z,x' et les operateurs qui constituent les chemins suivants et p(p-l) autres chemins de longueur ss reliant chacun des p opérateurs terminaux (0,jz,x) à chacun des (p-l) autres opérateurs terminaux (0,jz,x). Cette procédure d'extension présente de grandes facilités de câblage, en effet à chaque extension on opere de nouveaux câblages mais aucun recâblage, c'est-à-dire qu une connexion établie n'est plus modifiée par la suite. Un autre avantage est d'avoir les mêmes propriétés pour un réseau incomplet que pour le réseau complètement équipé au point de vue distance maximale et chemins indépendants entre deux opérateurs terminaux. REVENDICATIONS 1. Réseau de commutation à structure hiérarchisee pour centre de télécommunications, comportant N opérateurs, caractérisé en ce que chaque opérateur est relié directement par k liaisons à k autres opérateurs du réseau, k étant égal à 2p et p étant un entier, en ce que les N opérateurs sont répartis en ss étages de p opérateurs chacun, un premier étage numéroté O d'opérateurs d'un premier type dit "terminal" et ss-1, étages, numérotés de 1 à ss-1) d'opérateurs d'un second type dit "de transit interne", et en ce qu'un opérateur quelconque de coordonnées (i,j), i étant l'étage (0 4 est relié par p liaisons à p opérateurs Ax (0 # x # p-1) de l'étage suivant, Ax ayant pour coordonnées [(i+1) mod ss, (j mod pi+1 + x.pi) mod pi+1 + j-j mod pi+1] et est relié par les p autres liaisons à p opérateurs Ay (y = p+x) de l'étage précédent, Ay ayant pour coordonnées; ((i-1) mod ss, (j mod pi + x.p (i-1)mod ss)mod pi+j-j mod le premier étage 0 succedant au (ss-1)ième au point de vue connexion. 2. Réseau de commutation à structure hiérarchisée pour centre de télé- communications selon la revendication 1, caractérisé en ce que les opérateurs de transit interne comportent uniquement un niveau de commutation relié aux autres opérateurs du réseau et un niveau supérieur constitué par un microcalculateur de commande du niveau de commutation. 3. Réseau de commutation à structure hiérarchisée pour centre de télécommunications selon la revendication 1, caractérisé en ce que les opérateurs terminaux comportent un niveau de commutation relié aux autres opérateurs du réseau, une interface vers l'extérieur du réseau et un niveau supérieur constitué par un microcalculateur de commande du niveau de commutation et de l'interface vers l'extérieur. 4. Réseau de commutation à structure hiérarchisée pour centre de télécommunications selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est construit à partir d'un module initial de p+p2 (ss-1) opérateurs dont p opérateurs de l'étage terminal et p2 opérateurs de transit interne de chacun des ss-1 autres étages réunis par des liaisons définies dans la revendication 1. 5. Réseau de commutation à structure hiérarchisée pour centre de télécommunications, construit à partir d'un module initial selon la revendication 4, étendu par adjonction de modules d'extension, caractérisé en ce qu'un module d'extension comporte p+p2(ss-1) opérateurs dont p opérateurs de l'étage terminal et p2 opérateurs de transit interne de chacun des (ss-1) 2 - autres étages, p operateurs de transit interne appartenant au reseau @eja existant et l'ensemble des opérateurs étant réunis par des liaisons définies dans la revendication 1.