Brevet FR2537809A1 — publié le 19840615

La présente invention concerne un système de traitement de communication comportant une structure d'entrée à bus multiples pour la transmission de différents types de données. Dans les systèmes de communication, les circuits d'accès de station ou de poste reçoivent de façon caractéristique une information qui doit être traitée par une ressource du système Dans certaines situations, ces données doivent être transférées vers un périphérique rapide, tel qu'un disque, et dans certains cas l'information doit être transférée vers un autre circuit d'accès de station Pour des données vocales, un support de transfert efficace consiste en un bus de multi- plex temporel dans lequel des intervalles de temps sont affectés pour la durée d'une communication Pour des données discontinues, ou rapides, un support de transfert efficace consiste en un bus à commutation par paquets Ainsi, une tentative d'associer les circuits d'accès à l'un ou l'autre des types de bus conduit à un compromis sur l'efficacité, avec une réduction résultante dans les possibilités du système. Une solution à ce problème consisterait à utiliser un circuit d'interface vocale entre des stations vocales avec un bus de multiplex temporel, et à utiliser un circuit d'interface de données entre des ter- minaux de données, avec un bus à commutation par paquets Une telle con- figuration résout le problème de base mais introduit d'autres limita- tions indésirables Par exemple, la configuration caractéristique pour l'utilisation de circuits de ligne est une configuration dans laquelle les circuits sont enfichés dans le câblage de fond de panier d'un panier de cartes Ainsi, conformément à la configuration ci-dessus, il serait nécessaire de spécialiser des positions de carte particulières dans le panier pour chaque type de bus et de n'utiliser que la carte de ligne appropriée pour réaliser l'interface avec chaque bus Cette configuration exige des stocks séparés de cartes de ligne et une connaissance particu- lière des espaces physiques que chaque type de carte de ligne est capable d'utiliser. Dans une telle configuration, un autre problème consiste dans l'étude préalable qui serait nécessaire pour qu'il y ait suffisamment de positions physiques disponibles pour chaque type de carte Ainsi, des systèmes qui sont conçus essentiellement pour la parole auraient davanta- ge de positions disponibles pour le multiplex temporel que pour la commu- tation par paquets Dans de telles situations, si le système vient à être utilisé principalement avec des terminaux de données, il peut devenir nécessaire de restructurer l'implantation physique pour accepter les circuits d'interface nécessaires Cette restructuration est coûteuse et d'un mauvais rendement Il existe donc un besoin concernant une structure de bus qui accepte aisément les diverses exigences de transmission dans toutes les positions - Ces problèmes ont été résolus dans un système de communication dans lequel chaque circuit d'interface peut accéder à la fois à un bus de multiplex temporel et à un bus à commutation par paquets, en enfichant simplement le circuit dans un connecteur ou un autre En utilisant cette configuration, on dispose de points d'entrée de bus pour chaque bus sur tous les connecteurs, ce qui permet d'accéder à la fois au multiplex temporel et à la commutation par paquets en enfichant simplement la carte dans le connecteur. De cette manière, un circuit d'accès peut, par exemple, commu- niquer avec un autre circuit d'accès pendant un intervalle de temps pour l'échange de données vocales, et communiquer avec un dispositif périphé- rique (un disque d'enregistrement vocal) par le bus par paquets, soit simultanément soit entre des intervalles de temps. Outre le fait qu'elle résout le problème de l'implantation physique, cette structure permet au système ae fonctionner d'une manière qui n'a pas été envisagée précédemment Par exemple, dans certaines situations, il est nécessaire qu'il y ait un échange de protocole entre des stations en communication On pourrait réaliser ceci en utilisant un circuit de conversion de protocole commun, partagé, et en permettant à chaque circuit d'interface de communiquer avec le circuit de conversion commun à n'importe quel moment, sur le bus à commutation par paquets. Ainsi, des signaux arrivant de la station traverseraient le circuit d'interface et seraient dirigés vers le circuit de conversion commun par l'intermédiaire du bus à commutation par paquets Les signaux convertis seraient ensuite renvoyés vers le circuit d'interface et passeraient ensuite vers l'autre station, par le bus de multiplex temporel, dans l'intervalle de temps affecté Une telle configuration fonctionnerait 25378 09 également pour de nombreux modes de ce type, dans lesquels un circuit commun peut desservir simultanément un certain nombre de circuits d'inter- face. Un autre avantage d'une telle configuration consiste en ce qu'il n'est pas nécessaire que des cartes de circuit qui n'exigent pas l'accès à un certain bus soient équipées pour un tel accès, ce qui réduit le coût de ces cartes, contrairement, par exemple, au brevet U S 4 251 880, qui exige que toutes les cartes de circuit aient simulta- nément accès aux deux bus. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre d'un mode de réalisation et en se référant aux dessins annexés sur lesquels: La figure 1 montre un schéma synoptique du système d'ensemble d'une structure à deux bus fonctionnant en parallèle; La figure 2 montre des détails de l'interface de bus de multi- plex temporel La figure 3 montre des détails de l'interface de bus de paquets; - Les figures 4 et 5 montrent des exemples de l'utilisation de ressources partagées par l'intermédiaire des deux bus du système; et La figure 6 montre des détails d'une interface double, fonc- tionnant à la fois pour des données continues et pour des données discon- tinues. La figure 1 montre un système de communication comportant à la fois un bus de multiplex temporel 101 et un bus de paquets 102, ainsi qu'un bus d'horloge 103 Le bus de multiplex temporel 101 comporte à la fois des intervalles de temps de commutation de circuits et le canal de commande (pour l'établissement de communication, etc) Un certain nombre des modules de circuit (par exemple l'interface de bus de multiplex tem- porel 20) accèdent uniquement au bus de multiplex temporel D'autres (par exemple l'interface de bus de paquets 30) utilisent le bus de paquets pour la communication et utilisent le bus de multiplex temporel pour l'information de commande Il existe encore d'autres modules de cir- cuit (par exemple l'interface de multiplex temporel et de paquets, 60) qui utilisent à la fois les bus de multiplex temporel et de paquets pour les besoins de la communication La structure de chacun de ces bus pourrait par exemple consister en un ensemble de câbles coaxiaux, avec un câble pour chaque voie du bus Chaque voie consistant en un câble aurait alors une terminaison sur la même position de broche de chaque connexion enfichable de tous les paniers de cartes Ainsi, n'importe quel type de carte peut être enfiché dans n'importe quelle position de carte et peut accéder à n'importe quel bus. Interface de bus de multiplex temporel La figure 2 montre davantage de détails pour l'interface de bus de multiplex temporel 20 Cette interface est similaire à celle décrite dans le brevet CH 636 488 Le circuit tampon de bus 203 et les structures de bus sont décrits dans la demande de brevet U S 448 835 L'Elément de Traitement de Réseau 202 assure les fonctions d'échange d'intervalles de temps ainsi que les fonctions de gain, de commande et d'établissement de -conférence Ces fonctions sont décrites dans les brevets CH 636 488 et 636 487 Le circuit 201, spécifique d'une station, contient les circuits classiques nécessaires au fonctionnement de divers types de téléphones ou de dispositifs de communication. Interface de bus de paquets La figure 3 montre une représentation plus détaillée de l'interface de bus de paquets 30 Ce circuit n'accède au bus de multiplex temporel 101 que pour l'information de commande, et toutes les transmis- sions de données sont accomplies par le bus de paquets 102 L'interface de commande 310 et le microprocesseur 309 traitent l'information de com- mande exactement de la même manière que pour l'interface de bus de multi- plex temporel 20. Le bus de paquets comprend une voie de données à structure parallèle, un bus de conflit et des conducteurs de commande On peut utiliser sur ce bus n'importe lequel des protocoles classiques de résolu- tion de conflit, comme ceux décrits par A S Tanenbaum, Computer Networks, Prentice-Hall, 1981, Chapitre 7, et W R Franta et I. Chlamtac, Local Networks, Lexington Books, 1981, Chapitre 3 La forme de réalisation particulière pourrait consister en une variante d'un bus de commutation par paquets connu sous le nom de Datakit, qui est décrit dans l'article de A G Fraser, "Datakit A Modular Network for Synchronous 25378 U 09 and Asynchronous Traffic," Proc ICC, 1979, juin 1979, Boston, Mass, pages 20 1 1-20 1 3 Dans le sens d'émission, le circuit fonctionne de la façon suivante La mémoire vive de traduction 302 prélève des paquets de données provenant de l'interface 301, qui est fonction de l'application, et elle les insère à l'adresse de destination appropriée. Le générateur de code de contr 8 le par redondance cyclique 303 ajoute à la fin du paquet un total de contrôle, destiné au contr 6 le d'erreur, et le paquet est ensuite enregistré dans la mémoire premier entré premier sorti 304 Lorsque le circuit de résolution de conflit 305 indique qu'il a obtenu la commande du bus de données, la mémoire premier entré pre- mier sorti 304 émet le paquet Dans une forme de réalisation, deux enve- loppes à 9 bits sont émises en parallèle jusqu'à ce que le paquet soit complètement émis. Dans le sens de réception, le circuit de reconnaissance d'adresse 306 contrôle tous les paquets présents sur le bus de données. Lorsque le circuit 306 détecte sa propre adresse, il produit un signal pour indiquer à la mémoire premier entré premier sorti 307 d'enregis- trer le paquet entrant, qui est ensuite transmis à l'interface d'applica- tion 301. Dans cet exemple, l'interface d'application 301 consisterait en une interface d'accès direct en mémoire pour le processeur 70 Dans d'autres cas, l'interface d'application 301 pourrait réaliser l'interface avec une liaison de données à fibres optiques, un multiplexeur de termi- naux ou n'importe quel nombre d'autres dispositifs. Comme le montre la figure 1, l'interface de multiplex temporel et de paquets 60 permet, par exemple, au téléphone Si d'utiliser le bus de multiplex temporel à commutation de circuits 101 pour des échantillons vocaux générés continuellement, tandis que le terminal Tl utilise le bus de paquets 102 pour des transmissions de données discontinues. La figure 6 montre une représentation plus détaillée de l'interface combinée de multiplex temporel et de paquets 60. Le circuit est similaire à une combinaison de l'interface de bus de multiplex temporel 20 et de l'interface de bus de paquets 30, 'à l'exception du fait qu'un seul jeu de circuits tampons de bus 611 et un seul complexe de commande, formé par le microprocesseur 609 et l'interfa- ce de commande 610, sont nécessaires pour les connexions à la fois au bus de multiplex temporel et au bus de paquets. La partie de multiplex temporel de l'interface est similaire à l'interface de bus de multiplex temporel 20 Elle contient un Elément de Traitement de Réseau 608 destiné à commander la commutation de circuits réelle L'interface de téléphone 607 est une forme de réalisation parti- culière du circuit 201, spécifique d'une station. La partie d'interface de paquets du circuit est presque identi- que à l'interface de bus de paquets 30, à l'exception du fait que l'inter- face d'application 301 a été remplacée par une interface de terminal de données 601 L'interface de terminal de données 601 accomplit les fonc- tions d'assemblage/désassemblage de paquets qui sont nécessaires pour accéder à un système fonctionnant en commutation par paquets. Ressources de conversion On peut envisager de nombreux exemples de ressources de con- version Les figures 4 et 5 montrent deux exemples pour illustrer les avantages de l'accès simultané au bus de multiplex temporel et au bus de paquets. Sur la figure 4, la ressource de conversion 40 consiste en un processeur d'enregistrement vocal 401 En association avec l'interface de bus de multiplex temporel 20, le téléphone 52 génère un train de bits MIC continu à 64 kbit/s, qui est émis sur le bus de multiplex temporel 101 dans un intervalle de temps de commutation de circuits particulier qui lui est affecté Le processeur d'enregistrement vocal 401 reçoit ce train de bits MIC par le bus 101 et le code en utilisant un algorithme plus efficace, comme le Codage par Prédiction Linéaire ou le Codage de Sousbande (comme il est décrit par L P Rabiner et R W Schafer, dans Digital Processor of Speech Signals, Prentice-Hall, 1978), pour réduire le débit binaire Cette parole codée peut être enregistrée tem- porairement ou assemblée, et des paquets de parole comprimée peuvent ensuite être émis par le bus de paquets 102 vers l'unité de commande de disque 402 pour l'enregistrement sur le disque 403. Pour reproduire un message enregistré, le processeur d'enre- gistrement vocal 401 émet un message sur le bus de paquets 102 vers l'unité de commande de disque 402, pour prélever des paquets de parole 25378 09 codée dans le disque 403, par le bus de paquets Le processeur d'enregis- trement vocal 401 reconvertit les paquets de parole codée en MIC et les place sur le bus de multiplex temporel 101, dans un intervalle de temps affecté à l'interface de bus de multiplex temporel 202, qui reçoit alors le signal MIC et le présente au téléphone 52. Il semblerait que l'unité de commande 402 puisse communiquer directement avec l'interface de bus de multiplex temporel 20, par le bus de multiplex temporel Cependant, ceci n'est pas pratique, du fait qu'on désire, pour réaliser un enregistrement économique, etc, convertir les signaux MIC sous une forme plus condensée En utilisant le système repré- senté, une ressource de conversion commune peut être partagée entre de nombreuses stations Il semblerait également que le transfert d'informa- tion entre la ressource de conversion 40 et l'unité de commande de disque 402 puisse se faire sur le bus de multiplex temporel Il y a plusieurs raisons qui font que ceci, bien que possible, n'est pas pratique L'une de ces raisons consiste en ce que les paquets de parole codée ne sont pas générés à une cadence constante, à cause de l'élimination d'intervalles de silence La transmission de ces paquets en commutation de circuits sur le bus de multiplex temporel représenterait donc un gaspillage de largeur de bande Une autre raison consiste en ce que le transfert entre la ressource 40 et l'unité de commande de disque 402 peut être retardé d'in- tervalles de temps variables, ce qui entraînerait à nouveau une consomma- tion de largeur de bande si un intervalle de temps devait rester affecté à un tel transfert discontinu de données. D'autres dispositifs, comme le processeur d'application 70 (figure 1), peuvent également accéder à l'unité de commande de disque 402 par l'intermédiaire du bus de paquets pour réaliser des transferts rapi- des de fichiers, pendant que l'opération d'enregistrement vocal se dérou- le. Le concentrateur de terminaux 501, représenté sur la figure 5, constitue un second exemple d'une ressource de conversion Le concentra- teur de terminaux 501 reçoit des données transmises en commutation de circuits par le bus de multiplex temporel, à partir d'un certain nombre de terminaux (par exemple le terminal T 2 et le terminal Si) Le concen- trateur de terminaux 501 accomplit des fonctions d'assemblage/désassem- blage de paquets sur les données en commutation par paquets et il émet les paquets de données par le bus de paquets vers l'interface de bus de paquets 30, qui transmet l'information vers le processeur d'application Le concentrateur de terminaux 501 remplit donc une fonction d'étage d'entrée multiplexé pour le processeur d'application 70 Ceci assure un plus grand débit pour le processeur d'application 70 et élimine également la nécessité d'un module de données, comme le module de données 51, à l'extrémité de chaque connexion, du côté du processeur d'application, qui serait nécessaire si la communication devait être effectuée par le bus de multiplex temporel De plus, si la communication vers le processeur 70 et à partir de celui-ci devait être effectuée par le bus de multiplex tempo- rel, un ou plusieurs intervalles de temps devraient être affectés en per- manence au processeur. Conclusion La description précédente concernant l'utilisation de bus de multiplex temporel pour certains types d'information et de bus de commu- tation par paquets pour d'autres types d'information n'est faite qu'à titre d'exemple Les caractéristiques de trafic particulières à n'importe quel instant fixeront le bus le mieux approprié pour un transfert de données particulier Le système décrit, dans lequel les deux bus sont connectés à toutes les positions de carte et sont disponibles en enfi- chant simplement la carte dans le panier,donne une grande souplesse au concepteur du système, aussi bien en ce qui concerne l'utilisation envi- sagée initialement qu'en ce qui concerne des changements résultant d'une évolution future lorsqu'on peut s'attendre à différentes caractéristi- ques de trafic. De plus, le processeur du système pourrait décider, transaction par transaction,quel est le bus le mieux approprié à l'instant considéré, et adapter le système, d'une manière dynamique, pour une utilisation optimale des ressources Ceci ne peut être effectué que si toutes les cartes ont continuellement accès aux deux bus. On notera qu'en ce qui concerne la description faite ici, un bus à commutation par paquets est un bus dont la largeur de bande est allouée à la demande, par opposition à un bus à commutation de circuits, dont la largeur de bande est allouée pour la durée de la connexion. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être appor- tées au dispositif décrit et représenté, sans sortir du cadre de l'inven- tion. 253 ? 809 REVENDICATIONS 1 Système de communication, caractérisé en ce qu'il comprend un bus de multiplex temporel ( 101) conçu de façon à interconnecter un ensemble de circuits de communication ( 60, 20, 402, 30, 50, 40) pour assurer l'intercommunication entre ces circuits dans des intervalles de temps établis sur le bus de multiplex temporel, un bus à commutation par paquets ( 102) conçu pour l'intercommunication d'une manière discontinue entre l'ensemble de circuits de communication, et des moyens ( 308, 203) pour permettre à certains des circuits d'accéder directement au bus de multiplex temporel, à certains des circuits d'accéder directement au bus à commutation par paquets et à certains des circuits d'accéder conjoin- tement aux deux bus. 2 Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que les circuits de communication ( 60, 20) sont contenus dans des paniers, cha- que panier comportant des positions multiples pour le placement des cir- cuits, de communication, en ce que n'importe quel circuit de communica- tiom peut être placé dans n'importe laquelle des positions tout en ayant directement accès à l'un des bus ou aux deux, et en ce que chacun des bus comprend un câble multivoie ayant une terminaison pour chaque voie à chaque position de chaque panier. 3 Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que certains des circuits ( 60, 20, 402, 30, 50, 40) sont associés à un équi- pement de communication ( 51, Tl), et en ce que certains des circuits sont associés à des circuits de ressources communes ( 403, 70), et il existe des moyens ( 601, 607, 610, 611) pour la transmission d'informa- tion entre les circuits d'interface d'équipement de communication et les circuits de ressources communes, par le bus en multiplex temporel, et des moyens ( 301, 310, 308) pour la transmission d'information entre les cir- cuits de ressources communes par le bus à commutation par paquets. 4 Système de communication, caractérisé en ce qu'il comprend un ensemble de circuits de communication ( 60, 20, 402, 30, 50, 40) pré- vus pour la réalisation d'interfaces entre le système et un équipement de communication ( 51, Tl, 52, T 2) pour le transfert d'information entre eux, un ensemble de circuits de ressources partagées ( 403, 70) disponi- il bles pour l'utilisation par n'importe lesquels des circuits d'interface, un premier bus ( 101) sur lequel sont établis des intervalles de temps, ces intervalles de temps pouvant être affectés pour le transfert d'infor- mation entre n'importe lequel des circuits d'interface et d'autres cir- cuits d'interface, et pour le transfert d'information entre n'importe lequel des circuits d'interface et les circuits de ressources, et un second bus ( 102) ayant la possibilité de commutation par paquets pour le transfert d'information entre n'importe quel circuit de ressource et un autre circuit de ressource sélectionné, par le second bus, pendant que de l'information est transférée conjointement entre l'un des circuits de ressources et un circuit d'interface, par le premier bus. Système selon la revendication 4, caractérisé en ce que les circuits de communication sont contenus dans des paniers, chaque panier comportant des positions multiples pour le placement des circuits de communication, et en ce que n'importe quel circuit de communication peut être placé dans n'importe quelle position, tout en ayant accès à l'un ou l'autre des bus, ou aux deux. 6 Système de communication, caractérisé en ce qu'il comprend un panier de cartes de circuit ayant un ensemble de positions pour l'insertion de cartes de circuit, chaque position ayant un nombre fixe de voies individuelles, un ensemble de circuits de communication prévus pour la réalisation d'interfaces entre le système et un équipement de communi- cation, pour le transfert d'information entre eux, ces circuits de commu- nication étant contenus dans certaines des cartes de circuit et pouvant être insérés dans le panier, dans n'importe quelles positions de celui-ci, un ensemble de circuits de ressources partagées qui sont contenus dans d'autres cartes de circuit et peuvent être insérés dans le panier dans n'importe quelles positions de celui-ci, un premier bus qui interconnecte des voies similaires de chacune des positions, ce bus comportant des intervalles de temps établis qui peuvent être affectés pour le transfert d'information entre des positions du panier quelconques auxquelles-sont insérés des circuits d'interface et d'autres positions du panier auxquelles sont insérés des circuits d'interface, et pour le transfert d'information entre des positions du panier quelconques auxquelles sont insérés des circuits d'interface et des positions du panier auxquelles sont insérés des circuits de ressources, et un second bus interconnectant des voies semblables de chacune des positions, ce bus ayant la possibili- té de commutation par paquets pour le transfert d'information entre des positions sélectionnées du panier, pendant que de l'information est transférée conjointement vers les positions sélectionnées du panier, ou à partir de celles-ci, par le premier bus. 7 Système selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'information qui est transférée par le premier bus entre un premier cir- cuit de ressource et un circuit d'interface comprend des signaux de paro- le, le premier circuit de ressource comprend des moyens destinés à modi- fier des signaux de parole qui sont transférés vers lui par le premier bus, et à placer les signaux de parole modifiés sur le second bus, et un second des circuits de ressources comprend des moyens destinés à comman- der l'enregistrement des signaux de parole modifiés qui sont reçus par le second bus. 8 Système selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'un premier des circuits de ressources comprend des moyens destinés à mettre sous forme de paquets l'information qui est transférée par le premier- bus, à partir d'un circuit d'interface, pour la présenter à un proces- seur, par le second bus, sous forme de paquets, et en ce qu'un second des circuits de ressources comprend des moyens destinés à commander la circu- lation des paquets d'information entre le processeur et le second bus.