Brevet FR2552609A1 — publié le 19850329

-1 Procédé et dispositif de sélection d'une station d'un ensemble de stations dialoguant avec une station principale L'invention concerne la sélection d'une station d'un ensemble de stations dialoguant avec une station principale à laquelle elles sont 5 reliées par une liaison multiplex constituée par au moins une ligne multiplex pour chaque sens de communication, le dialogue consistant en un échange de messages transmis dans une voie temporelle réservée de chaque trame des lignes multiplex qui acheminent des informations sous forme d'impulsions codées contenues dans des voies d'une trame; 10 généralement la trame a une durée de 125 microsecondes et est divisée en 32 intervalles de temps dits voies temporelles. Dans un réseau de communications de type centralisé les stations sont des unités terminales reliées à un certain nombre d'abonnés et reliées à une unité de commande équipée d'une station principale qui 15 consulte lesdites stations, cette unité de commande étant elle-même reliée au central de télécommunication par une liaison multiplex. Les stations dialoguent avec la station principale par une voie réservée dans les trames des lignes multiplex et la voie réservée au dialogue avec la station principale peut être l'une quelconque des 32 20 voies de la trame Il ne peut y avoir plusieurs stations qui dialoguent en même temps avec la station principale; il est donc nécessaire que les stations partagent la voie réservée afin de dialoguer l'une après l'autre. Les méthodes de partage dynamique d'une voie réservée sont de 25 deux types: méthode par compétition et méthode par élection. Dans la méthode de partage dynamique par compétition chaque station envoie librement ses messages sans demande préalable et sans se soucier des autres stations L'inconvénient majeur réside dans la collision des messages qui s'en trouvent ainsi altérés Ce phénomène 30 oblige à des répétitions qui augmentent en fonction de la charge et du nombre de stations, d'o un manque d'efficacité par une limitation sévère du débit Pour prévenir partiellement ces collisions tout en conservant le principe de la compétition, on a recours soit à la discrétisation du temps, c'està-dire que chaque station émettrice 35 doit attendre le début d'un intervalle de temps pour émettre un -2 message, soit à la méthode d'écoute qui s'appuie sur deux mécanismes: la détection de voie libre (écoute avant d'émettre), et la détection de collison (écoute pendant l'émission) Ces deux dernières solutions entrainent un suroo t en matériel et en logiciel au niveau de -chaque 5 station ainsi qu'une implémentation difficile d'un contrôle d'activité de chacune des stations. Dans la méthode par élection, l'élection d'une station peut se faire soit par consultation soit par sélection centralisée Dans l'élection par consultation toutes les stations sont interrogées dans 10 un ordre fixe; lors de la rencontre d'une station prête à émettre, celle-ci est élue et la consultation s'arrête; une fois le message émis la consultation reprend Cette méthode présente les inconvénients d'un temps d'exploration qui croit avec le nombre de stations, et d'un ordre de service sans rapport avec l'ordre des demandes. Dans l'élection centralisée un arbitre mémorise les requêtes des différentes stations et procède à l'élection Les inconvénients résident dans la complexité de l'arbitre et dans le fait que les requêtes sont aussi des messages qui doivent être transmis sur une voie spécialisée. L'invention a pour but la sélection d'une station permettant, par rapport aux méthodes connues, une économie importante du matériel sur chaque station, tout en conservant de bonnes performances de communication c'està-dire en limitant l'influence du nombre de stations sur le débit et en tenant compte de l'antériorité des demandes. 25 L'invention a pour objet un procédé de sélection d'une station d'un ensemble de stations dialoguant avec une station principale par l'intermédiaire de liaisons multiplex d'émission acheminant des messages émis par les stations et de liaisons multiplex de réception acheminant des messages émis par la station principale, lesdites 30 liaisons multiplex d'émission et de réception étant constituées chacune par au moins une ligne multiplex ayant une voie temporelle réservée au dialogue dans une trame répétitive, les stations constituant des groupes reliés chacun à la station principale par une liaison multiplex d'émission (Lia) et une liaison multiplex de 35 réception (Lib), caractérisé par le fait que dans chaque groupe les stations reçoivent un signal de synchronisation, que dans chaque groupe chaque station désirant émettre dans la voie réservée de la liaison multiplex d'émission effectue à l'intérieur du groupe une demande de réservation de cette voie d'émission reliant le groupe à la 5 station principale après qu'un temps fonction de son adresse dans le groupe se soit écoulé à partir de la réception du signal de synchronisation, que la station principale consulte successivement chaque groupe de stations par émission d'un message de consultation diffusé à toutes les stations du groupe consulté, et que dans le groupe consulté 10 la station qui a obtenu la réservation de la voie réservée émet son message dès réception du message de consultation. L'invention a également pour objet un dispositif de sélection d'une station d'un ensemble de stations dialoguant avee une station principale, pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendi15 cation 1, caractérisé par le fait que chaque groupe comporte un bus d'auto-allocation et une liaison de signaux d'horloge et de synchronisation reliée aux stations et que chaque station comporte un dispositif d'allocation relié au bus d'auto-allocation et à un microprocesseur de la station. La sélection d'une station est donc obtenue, selon l'invention, par la réalisation d'un compromis entre la méthode par élection et la méthode par compétition Ce compromis est basé sur le fait que les stations sont regroupées pour constituer des groupes qui sont reliés à la station principale, et que le débit des informations échangées avec 25 la station principale est faible Le regroupement des stations permet de réaliser, dans chaque groupe, un dispositif simple pour le partage de la voie de communication entre les stations du groupe Le faible débit des informations autorise, dans la station principale, le partage du matériel de communication entre plusieurs groupes L'inven30 tion permet donc de cumuler l'avantage d'une sélection distribuée d'une station dans un groupe, par compétition dans ce groupe, avec l'avantage de la sélection d'un groupe par la station principale, et ceci sans faire appel à un matériel important. D'autre part le matériel de la station principale étant partagé 35 par toutes les stations des groupes, l'invention permet également une -4 économie de matériel dans la station principale. L'invention va être décrite à l'aide d'un exemple de réalisation illustré par les figures annexées dans lesquelles la figure 1 représente le schéma général de la structure d'un réseau de communication sur lequel l'invention est appliquée. la figure 2 représente un groupe de stations de la figure 1 et le dispositif de l'invention la figure 3 représente le schéma de la station principale de la figure 1 la figure 4 représente un dispositif d'allocation de la station de la figure 3 la figure 5 représente l'algorithme exécuté par chaque station pour s'allouer la voie réservée. Dans la figure 1, qui représente le schéma général de la strue15 ture d'un réseau de télécommunication sur lequel l'invention est appliquée, des groupes de stations Gl, G 2 Gn sont reliés à une unité de commande UC par des liaisons multiplex bidirectionnelles L 1, L 2 Ln, respectivement Chaque groupe est constitué de stations Sl, 52 Sk reliées en parallèle à la liaison multiplex reliant le groupe à 20 l'unité de commande Les stations sont reliées chacune à des abonnés, chaque groupe constituant un concentrateur Le groupe G 1 est par exemple un concentrateur distant, les groupes G 2 à Gn étant des concentrateurs locaux c'est-à-dire implantés à c 8 té de l'unité de commande. Du fait de son éloignement le groupe G 1 comporte un dispositif de 25 récupération de rythme RR relié à la liaison multiplex L 1 et distribuant des signaux d'horloge récupérés et un signal de synchronisation aux stations 51 à Sk par une liaison de signaux d'horloge L 51. L'unité de commande UC comporte un réseau de connexion RCX, une station principale SP et une base de temps BT Le réseau de connexion est relié 30 d'une part aux groupes par les liaisons multiplex L 1, L 2, Ln, et d'autre part au central par une liaison multiplex bidirectionnelle LM constituée de plusieurs lignes multiplex La station principale SP est reliée au réseau de connexion par une liaison multiplex 1 bidirectionnelle permettant d'échanger des messages avec les stations des groupe. 35 La base de temps BT-délivre les signaux d'horloge et de synchronisa- -5 tion nécessaires au fonctionnement de l'unité de commande et des groupes G 2 à Gn qui sont des groupes locaux; elle est donc reliée aux groupes G 2 à Gn par des liaisons de signaux d'horloge L 52 à L Sn, respectivement Bien entendu le réseau de communication peut comporter plus d'un groupe distant, ou ne pas en comporter du tout. Les échanges de messages entre la station principale et chaque groupe de stations se font par l'intermédiaire d'une voie réservée de la liaison multiplex reliant le groupe à la station principale, et plus précisément sur chacune des lignes multiplex de la liaison multiplex, 10 cette voie réservée ayant un débit de 64 kbit/s Les messages échangés sur cette voie réservée, le sont suivant une procédure de type HDLC définie par le CCITT, la sélection d'une station dans un groupe se faisant par compétition dans le groupe, la station ainsi sélectionnée émettant dès réception du message de consultation émis par la station 15 principale à destination du groupe, ce message étant diffusé à toutes les stations du groupe Les échanges sur la voie réservée s'effectuent en mode bidirectionnel alterné suivant un principe maitre esclave o la station principale consulte les stations par diffusion d'une trame de consultation, et ce groupe après groupe. La figure 2 représente un groupe de stations Gi de la figure 1, comportant chacune le dispositif de l'invention permettant la sélection d'une station dans un groupe Chaque station, de type connu par exemple par la demande française publiée 2 513 470 "Groupe d'unités de terminaux pour autocommutateur numérique", comporte un circuit 25 d'extraction et d'injection de voie temporelle 2, un contrôleur 3 qui est un circuit d'émission réception fonctionnant en procédure HDLC, un microprocesseur 4, une mémoire 5, un circuit d'échange 6, un groupe de terminaux 7 et un circuit d'interface 8 relié à la liaison de signaux d'horloge L Si, ce circuit d'interface distribuant les signaux 30 d'horloge et de synchronisation aux différents organes de la station. Le circuit d'extraction et d'injection de voies temporelles 2 est relié à des liaisons multiplex de réception Lia et d'émission Lib qui constituent la liaison multiplex Li reliant la station à l'unité de commande, chaque liaison multiplex de réception et d'émission pouvant 35 comporter plusieurs lignes multiplex, de une à quatre par exemple. -6 Conformément à l'invention, chaque station Sl à Sk comporte un dispositif d'allocation 9 relié à un bus d'auto-allocation BA commun à toutes les stations 51 à Sk du groupe de stations Gi Le bus d'autoallocation BA est relié à travers une résistance R au pôle positif 5 d'une source de tension V dont le pôle négatif est à la masse Dans chaque station le dispositif d'allocation 9 est relié au microprocesseur 4. La figure 3 représente, à titre d'exemple, le schéma de la station principale SP de l'unité de commande UC de la figure 1 Un 10 circuit d'entrée CE est relié par une liaison multiplex entrante la au réseau de connexion RCX de l'unité de commande UC, et un circuit de sortie CS est relié par une liaison multiplex sortante lb au réseau de connexion RCX de l'unité de commande UC; les liaisons multiplex entrante la et sortante lb constituent la liaison multiplex 15 bidirectionnelle 1 de la figure 1. Quatre contrôleurs C 1 à C 4, qui sont des contrôleurs série de communication, par exemple du type 8530 commercialisé par AHD, sont reliés en entrée par quatre lignes multiplex entrantes 25, 26, 27, 28, respectivement, au circuit d'entrée CE; ils sont également reliés en 20 sortie par quatre lignes multiplex sortantes 29, 30, 31, 32, respectivement, au circuit de sortie CS. La station principale comporte également un circuit accès direct mémoire DMA, une mémoire M, un microprocesseur MP et un circuit interface I Le microprocesseur MP est relié par un bus de données BD et à 25 travers le circuit interface I, à la mémoire M, au circuit accès direct mémoire DMA, aux contrôleurs C 1 à C 4, au circuit d'entrée CE et au circuit de sortie CS; le microprocesseur MP est également relié par un bus de commande BC aux contrôleurs Cl à C 4, au circuit accès direct mémoire DMA et à la mémoire M Chaque contrôleur est également relié 30 au circuit accès direct mémoire DMA par une liaison de demande LD. La liaison multiplex entrante la est constituée de plusieurs lignes multiplex et le circuit d'entrée CE réalise une commutation spatiale et temporelle entre ces lignes multiplex et les lignes multiplex entrantes 25 à 28; de même la liaison multiplex sortante lb 35 est constituée de plusieurs lignes multiplex et le circuit de -7 sortie CS réalise une commutation sptatiale et temporelle entre les lignes multiplex sortantes 29 à 32 et les lignes multiplex de la liaison multiplex sortante lb. Les messages provenant d'une station par la liaison multiplex 5 entrante la sont traités dans un des contrôleur C 1 à C 4, et les messages à destination d'un groupe, ou d'une station, sont traités par un des contrôleurs C 1 à C 4 et émis sur la liaison multiplex sortante lb. La figure 4 représente le dispositif d'allocation 9 de la 10 figure 2 qui équipe chaque station et comporte, une porte ET 16, une bascule 17, une résistance 18 et deux transistors 19 et 20 La porte ET 16 est reliée en sortie à l'entrée de la bascule 17, de type D, dont la sortie est reliée par la résistance 18 à la base du transistor 19 Le transistor 19 a son collecteur relié au bus d'auto15 allocation BA et son émetteur relié au collecteur du transistor 20 dont l'émetteur est relié à la masse; le collecteur du transistor 19 est également relié à une entrée de porte ET 16 et par une ligne d'état de bus 11 au microprocesseur de la station qui est également relié par: une ligne de demande 12 à une autre entrée de la porte ET 16, une 20 ligne de libération 13 à une entrée de remise à zéro de la bascule 17, une ligne d'état 14 à la sortie de la bascule 17, une ligne de blocage 15 à la base du transistor 20. Lorsqu'une station Si d'un groupe Gi désire réserver la voie réservée de la liaison multiplex d'émission son microprocesseur 4 25 déroule l'algorithme représenté figure 5 pour effectuer une tentative de prise du bus d'auto-allocation par envoi d'un signal sur la ligne de demande 12 à la porte ET 16; celle-ci reçoit sur une entrée un signal d'état du bus de valeur 1 si le bus d'auto-allocation BA est libre et un signal de valeur O si le bus est occupé Si une autre station a pris 30 le bus, la porte ET est inhibée et la demande est bloquée au niveau de la porte ET Si le bus est libre la porte ET délivre un signal à la bascule 17 qui change d'état et délivre un signal sur la base du transistor 19, ce signal rendant le transistor 19 passant Le transistor 20 reçoit normalement par la ligne de blocage 15 un signal de 35 commande qui le rend passant; en cas de défaillance interne de la -8 station la base du transistor 20 reçoit un signal qui bloque le transistor 20 qui bloque lui même le transistor 19 puisque les deux transistors sont en série Ainsi, lorsque la station n'est pas défaillante, le transistor 20 est passant et lorsque le transistor 19 est 5 passant, le bus d'auto-allocation BA est pratiquement porté à la masse à travers les jonctions collecteur-émetteur des transistors 19 et 20. Le bus d'auto-allocation étant ainsi mis à la masse, aucune autre station du groupe ne peut prendre le bus d'auto-allocation puisque la porte ET 16 de son dispositif d'allocation est inhibée Dans la 10 station qui a pris le bus d'auto-allocation l'état du bus est transmis, par la ligne d'état de bus 11, au microprocesseur qui constate le changement d'état du bus, et qui reçoit également par la ligne d'état 14 l'état de la bascule 17 afin de confirmer que le changement d'état du bus résulte bien du changement d'état de la bascule, donc de 15 la demande de prise émise sur la ligne de demande 12. Le microprocesseur étant ainsi informé que le changement d'état du bus d'auto-allocation résulte de sa demande de prise, commandera l'émission du message sur la liaison multiplex d'émission Lib qui relie le groupe à la station principale, dès qu'il recevra un message 20 de consultation de la station principale par la liaison multiplex de réception Lia Dans le groupe le message de consultation est diffusé à toutes les stations, puisque celles-ci sont reliées à la liaison multiplex de réception Lia, mais seule la station ayant pris le bus d'auto-allocation BA émettra un message sur la liaison multiplex 25 d'émission Lib, dans la voie réservée de la trame de cette liaison multiplex A la fin de l'échange de message avec la station principale le microprocesseur délivre par la ligne de libération 13 un signal de libération qui remet la bascule 17 à zéro, ce qui libère le bus d'autoallocation BA. Le but de l'algorithme représenté figure 5 est d'attribuer à chacune des stations dans une trame de 125 microsecondes, un intervalle de temps déterminé, fonction de l'adresse de la station dans le groupe; la trame est délimitée par le signal de synchronisation acheminé par les liaisons de signaux d'horloge L 51 à L Sn Cet 35 intervalle de temps affecté à chaque station évite les conflits entre -9 stations d'un groupe, en permettant de séparer les tentatives de prise du bus d'auto-allocation BA du groupe Lorsqu'une station veut émettre un message, le microprocesseur déroule l'algorithme qui commence par une attente du passage du signal de synchronisation; la première 5 transition de celui-ci arme une temporisation initialisée à N t microsecondes, N étant l'adresse de la station dans le groupe, et t ayant une valeur minimum de 3 microseeondes, imposée par l'incertitude introduite par l'exécution, par le microprocesseur, de la boucle d'attente de la transition du signal de synchronisation Au terme de la 10 temporisation une demande de prise du bus d'auto-alloeation est faite et le résultat, bus pris ou non par la station, est vérifié (état de la bascule 17 transmis par la ligne d'état 14 et état du bus transmis par la ligne d'état du bus 11) Si le bus est pris par la station, suite à sa demande, la liaison multiplex d'émission Lib est allouée à la 15 station qui émettra son message dès réception du message de consultation du groupe émis par la station principale En effet dans le groupe le message de consultation est diffusé à toutes les stations, mais seule la station qui a pris le bus pourra émettre, puisque dans les autres stations la demande de prise aura été négative, le mieroproces20 seur de chacune d'elles ayant été informé, par la ligne d'état du bus 11 et la ligne d'état 14, de l'insuccès de la demande de prise du bus d'auto-allocation Lorsque le résultat d'une demande de prise du bus d'auto-allocation est négatif, une seconde temporisation est armée au terme de laquelle le processus indiqué ci-dessus est 25 réitéré (attente de transition du signal de synhcronisation, etc). 3 o REVENDICATIONS 1/ Procédé de sélection d'une station d'un ensemble de stations dialoguant avec une station principale par l'intermédiaire de liaisons multiplex d'émission acheminant des messages émis par les stations et 5 de liaisons multiplex de réception acheminant des messages émis par la station principale, lesdites liaisons multiplex d'émission et de réception étant constituées chacune par au moins une ligne multiplex ayant une voie temporelle réservée au dialogue dans une trame répétitive, les stations constituant des groupes reliés chacun à la station 10 principale par une liaison multiplex d'émission (Lib) et une liaison multiplex de réception (Lia), caractérisé par le fait que dans chaque groupe les stations reçoivent un signal de synchronisation, que dans chaque groupe chaque station désirant émettre des informations dans la voie réservée de la liaison multiplex d'émission effectue à 15 l'intérieur du groupe une demande de réservation de cette voie d'émission reliant le groupe à la station principale après qu'un temps fonction de son adresse dans le groupe se soit écoulé à partir de la réception du signal de synchronisation, que la station principale consulte successivement chaque groupe de stations par émission d'un 20 message de consultation diffusé à toutes les stations du groupe consulté, et que dans le groupe consulté la station qui a obtenu la réservation de la voie réservée émet son message dès réception du message de consultation. 2/ Dispositif de sélection d'une station d'un ensemble de stations 25 dialoguant avec une station principale pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que chaque groupe comporte un bus d'auto-allocation (BA) et une liaison de signaux d'horloge (LS) reliée aux stations et que chaque station comporte un dispositif d'allocation ( 9) relié au bus d'auto-allocation 30 et à un microprocesseur ( 4) de la station. 3/ Dispositif de sélection d'un ensemble de stations selon la revendication 2, caractérisé par le fait que le bus d'auto-allocation (BA) est relié à travers une résistance (R) à une polarité d'une source de tension continue (V) dont l'autre polarité est à la masse, et que le 35 dispositif d'allocation ( 9) comporte une porte ET ( 16), une bascule ( 17), un premier et un deuxième transistors ( 19, 20) en série, et une résistance ( 18), la sortie de la porte ET étant reliée à l'entrée de la bascule dont la sortie est reliée à travers la résistance ( 18) à la base du premier transistor ( 19), le bus d'auto5 allocation (BA) étant relié au collecteur du premier transistor ( 19) et à une entrée de la porte (ET) , le microprocesseur étant relié par une ligne d'état de bus ( 11) au bus d'auto-allocation, une ligne de demande ( 12) à une autre entrée de la porte ET, une ligne de libération ( 13) à une entrée de remise à zéro de la bascule, une ligne 10 d'état ( 14) à la sortie de la bascule et une ligne de blocage ( 15) à la base du deuxième transistor ( 20). 4/ Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait que la station principale est reliée à des groupes locaux, ladite station principale étant pilotée par une base de temps reliée à chaque groupe 15 local par une liaison de signaux d'horloge (LS). / Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait que la station principale est reliée à des groupes distants, chaque groupe distant comportant un dispositif de récupération de rythme (RR) relié aux stations du groupe par une liaison de signaux d'horloge (LS). 20