Brevet FR2564668A1 — publié le 19851122

PROCEDE DE TRANSMISSION D'INFORMATIONS SYNCHRONE ET DECENTRALISE, ET RESEAU DE TRANSMISSION D'INFORMATIONS UTILISANT CE PROCEDE La présente invention a pour objet un procédé et un réseau de transmission d'informations entre un certain nombre de stations susceptibles d'émettre et de recevoir des informations, appelées "participants", de type décentralisé. Lorsqu'il existe une pluralité de matériels fixes ou mobiles mis en oeuvre dans le cadre d'une même application, il se pose un problème d'interconnexion de ces équipements et, par suite, un problème de gestion des échanges sur le réseau d'interconnexion, ainsi que celui de la sûreté du fonctionnement de l'ensemble. Il est connu de résoudre ces problèmes à l'aide d'un système dans lequel la gestion des échanges d'informations est centralisée, c'est-à-dire qu'il existe une unité dite "maître" qui commande les échanges entre les différents équipements, généralement appelés "esclaves", et qui vérifie leur fonctionnement. Les inconvénients d'un tel système sont de deux ordres : tout d'abord Ja centralisation provoque un effet de goulot d'étranglement limitant le débit d'inf or- mations sur l'ensemble du système ; ensuite, une panne de la seule unité "maître" entraSne de façon définitive la panne de l'ensemble du système. La présente invention a pour objet un réseau de transmission d'informations entre différents participants qui permette d'éviter les inconvénients précédents grâce à une gestion décentralisée des échanges. A cet effet, les liaisons entre deux participants sont bidirectionnelles et les communications se font à la même fréquence sur un principe de multiplexage temporel : les différents participants disposent d'un ou de plusieurs créneaux temporels d'émission prédéfinis à l'intérieur d'un cycle, les messages ainsi émis étant à destination d'un ou de plusieurs participants. Le réseau est donc synchrone et décentralisé, dans la mesure ou chacun des participants a à tour de rôle le droit à émettre, sans qu'il y ait de désignation ou de contrôle d'un "maître" prédéfini. Plus précisément, I'invention a pour objet un procédé de transmission d'informations entre une pluralité de stations, appelées participants, susceptibles d'émettre etlou de recevoir les informations, les informations étant émises par les participants en multiplexage temporel, chacun des participants ayant une durée d'émission prédéfinie à l'intérieur d'une période de temps, appelée cycle ; le procédé comporte en outre au moins une étape desynchronisation initiale des participants entre eux ; enfin, préalablement à l'émission d'informations, le procédé comporte une étape dite de routage, déterminant le participant destinataire des informations à émettre en fonction de la destination finale de ces informations et de la qualité des liaisons entre participants. Elle a également pour objet un réseau de transmission d'informations utilisant ce procédé. D'autres objets, particularités et résultats de l'invention ressortiront de la description suivante, donnée à titre d'exemple non limitatif et illustrée par les dessins annexés, qui représentent - les figures 1, a, b, c, d, différents exemples de configuration du réseau selon l'invention - la figure 2, un exemple de répartition des créneaux temporels d'émission entre les différents participants dans le réseau selon l'invention; - la figure 3, un exemple de format de message utilisé dans le réseau selon l'invention. Sur ces différentes figures, les mêmes références se rapportent aux mêmes éléments. Sur la figure la, on a représenté à titre d'exemple une premiere configuration possible du réseau selon l'invention. Dans cet exemple, le réseau relie un certain nombre de stations émettrices et réceptrices, appelées "participant", à savoir trois participants C1, C2 et C3 reliés en triangle par l'intermédiaire de liaisons repérées respectivement Lll, L23, L13, et six participants repérés U121 U11 > U21, U22, U31 et U32 qui sont reliés les uns aux autres par l'intermédiaire d'un participant du type C ; les liaisons reliant les stations entre elles et à une station C sont repérées LB, par exemple LB11 reliant les participants U11 et C1, LB12 reliant U11 et U12 et LB13 reliant U12 et C1.Toujours dans cet exemple, chacun des participants du type C est relié à deux participants de type U pour former une unité B ; on a représenté ainsi trois unités B1, B2, B3 sur la figure la. Les liaisons L et LB sont de type quelconque ; elles sont par exemple des liaisons hertziennes ; elles ne sont d'ailleurs pas obligatoirement de même type. Chacun des participants de type U (et, éventuellement, les participants de type C) est par exemple relié à des équipements E : sur la figure, la station U11 est reliée à des équipements repérés respectivement E11, Ei2, E13 par l'intermédiaire de liaisons F11, F12 et F13 respectivement, qui peuvent être par exemple des liaisons filaires. Les participants -de type U sont par exemple des véhicules portant des systèmes d'arme ou des moyens de détection ; les équipement E peuvent être des équipements électroniques installés dans chacun des participants U.Les participants de type C peuvent être des éléments, également mobiles, de gestion des participants de type U qui lui sont rattachés, I'ensemble d'un participant C et de ses participants U formant une unité B présentant une autonomie complète. La figure lb, représente un autre exemple de configuration du réseau selon l'invention, dans lequel on retrouve trois participants du type C (C1, C2, C3) reliés entre eux en triangle par-des liaisons L. A chacun des participants C est relié à titre d'exemple un seul participant U par l'intermédiaire d'une liaison LB, respectivement U1 relié à C1 par LB1, U2 à C2 par LB2 et U3 à C3 par LB3- Les participants U et/ou les participants C peuvent être reliés comme précédemment à des équipements E. La figure 1c, représente un autre exemple de réseau dans lequel deux participants C1 et C2 sont reliés par une liaison L. Au participant C1 sont reliés de façon triangulaire deux participants U11 et U12 par des liaisons LB. Au participant C2- sont reliés deux ensembles de participants U : U21, U22 reliés entre eux et à C2 en triangle, et U31, U32 reliés entre eux et à C2 en triangle également, par des liaisons LB. La figure Id, représente une autre variante de réseau dans laquelle un seul participant du type C est relié à trois groupes de participants de type U, chacun des participants d'un groupe étant relié de façon triangulaire au participant C par des liaisons LB comme précédement. Le fonctionnement du réseau selon l'invention, est décrit ciaprès en faisant à titre d'exemple référence à la figure la. Ainsi qu'il a été dit ci-dessus, les liaisons entre les participants C et/ou U sont par exemple de type hertzien ; elles sont dans ce cas omnidirectionnelles ; elles s'effectuent à la même fréquence selon un multiplexage temporel prédéfini tel que représenté à titre d'exemple sur la figure 2. Sur cette figure, on a représenté un tableau à double entrée: horizontalement, les différents participants regroupés en unités B1, B2, B3, qui sont successivement émetteur (représenté par un petit cercle), récepteur (représenté par une flèche) et passif ; verticalement, la succession dans le temps des créneaux d'émission, ou "séquences", numérotés. Sur la première ligne du tableau, on a représenté une première etape, ou séquence ne 1, dans laquelle c'est le participant U11 et lui seul qui a le droit d'émettre et, -ce, à l'intention d'un seul autre participant, qui est U12. Dans l'étape suivante, séquence nO 2 représentée à la deuxième ligne du tableau, c'est seulement le participant U21 qui a le droit d'émettre et, ce, à l'intention encore d'un seul autre participant, à savoir U22. Dans l'étape suivante (séquence nO 3), c'est le participant C1 qui a le droit d'émettre et, ce, à l'intention de deux autres participants, à savoir C2 et C3. Il apparaît ainsi qu'on découpe le temps en séquence s (les lignes du tableau précédent) et, lors de chaque séquence, un seul participant a le droit d'émettre, à l'intention d'un ou plusieurs autres participants, mais de façon prédéfinie à la fois quant â l'instant d'émission et quant à l'adresse du ou des destinataires. L'ensemble d'un certain nombre de séquence constitue un cycle, qui se répète dans le temps. II est toutefois possible de définir plusieurs cycles distincts en fonction des rôles des différents participants et des débits d'information prévus sur les différentes liaisons, le type de cycle sélectionné étant transmis à tous les participants lors de l'initialisation du système. A titre d'exemple, la durée d'une séquence est de 0,512 ms et un cycle comporte 36 séquences. La figure 3 représente un exemple du format des informations qui sont échangées sur un réseau selon l'invention. Si on se rapporte à la figure la, on voit que les informations qu'un participant, tel que U11 par exemple, souhaite transmettre à un autre participant lui sont fournies par des équipements E. Ceuxci fournissent, outre les informations utiles ou 1,données1,, un mot de commande indiquant un certain nombre d'informations de service comme l'adresse du ou des destinataires, le degré d'urgence et/ou d'importance de la transmission, notamment. Le participant U11 met alors en forme ces données et ce mot de commande, assortis d'un certain nombre de renseignements auxiliaires, pour constituer le "message" représenté figure 3. Ce message a une durée fixe qui est inférieure à la durée allouée pour une séquence, à savoir dans l'exemple numérique précédent 0,512 ms pour la séquence et 0,230ms pour le message. Toujours dans l'exemple précédent, il se présente sous la forme d'informations binaires et il est découpé en zones numérotées sur les figures 41 à 53. Le message comporte donc une premiere zone 41 dans laquelle est inscrit un motif de synchronisation, constitué par exemple par un code PN de durée égale à ceJle d'un octet. Elle est suivie par une zone 52, comportant un seul bit permettant d'initialiser le décodage des bits suivants. On trouve ensuite une zone 42 où est incrite J'adresse du destinataire par exemple sur 7 bits, le dernier bit de l'octet étant utilisé pour indiquer la priorité du message (zone 53). Cette zone est suivie par une zone 43 indiquant le numéro de la séquence considérée, encore sur 7 bits, le dernier bit de Itoctet étant également utilisé pour la priorité (zone 53). Le message comporte ensuite, dans ce mode de réalisation, une zone 44 destinée le cas échéant à indiquer qu'elle sera la fréquence d'émission utilisée pour les prochains messages, dans le cas où celle-ci n'est pas constante. On trouve ensuite une zone 45 où est indiqué le numéro du message considéré ; en effet, sur une liaison déterminée, les messages sont émis et numérotés dans J'ordre de leur émission par chaque participant , ce qui permet au participant destinataire de vérifier que tous les messages lui sont arrivés et de demander le cas échéant une retransmission. On trouve ensuite une zone 46 indiquant J'adresse du participant ou éventuellement de l'équipement origine du message. Elle est suivie par une zone 47 indiquant le type du message : en effet, dans ce mode de réalisation, les données susceptibles d'être transmises sont listées en un certain nombre de types et il est prévu un format particulier pour chaque type de données ; la connaissance du type permet ainsi le décodage des données. A titre d'exemple, les zones 44 à 47 occupent deux octets. On trouve ensuite une zone 48 réservée aux données, puis une zone 49 réservée à des informations de datation, indiquant l'ancienneté du message dans le réseau, perrnettant ainsi, le cas échéant, d'actualiser les données ; cette zone 49 occupe par exemple un octet. Le message se termine par une zone somme 50 dans laquelle est réalisée la somme de chaque colonne, à des fins de contrôle (technique connue sous le nom anglais de "check sum").Par ailleurs, on a isolé une colonne 51 constituée par un bit placé à droite de chacun des octets précédents, permet tant un contrôle de parité de chaque ligne. Le fonctionnement d'un tel réseau commence par une phase d'initialisation qui se déroule selon la procédure suivante. Dans une première étape, tous les participants sont en position d'écoute. L'un de ces participants, désignés par un opérateur et appelé participant origine, se voit confié une fonction de maître pour l'initialisation, c'est-à-dire qu'il est le premier à pouvoir émettre. II est à noter que tout participant pourrait être ainsi désigné. L'étape suivante consiste à acquérir -une synchronisation- gros- sière : tous les participants sont donc à l'écoute et ceux qui reçoivent l'émission du mattre synchronisent leur horloge sur le top de réception du message, en ce qui concerne le numéro de séquence. Cette synchronisation n'est que grossière parce qu'elle comporte une erreur systématique (t) correspondant au temps de propagation du message du mattre vers le participant esclave, c'est-àire à - la distance entre les deux stations. Pour corriger cette erreur, on procède ensuite à une étape de synchronisation fine qui consiste, pour l'esclave, à envoyer un message vers le maître. Le mattre reçoit ce message et eonstate qu'il est décalé de Q t par rapport à sa synchronisation propre et informe, par un nouveau message, la station esclave de la valeur de cette durée a t . A réception de ce message, I'esclave d'une part corrige sa synchronton de b t et, d'autre part, mémorise Ibinformation sur la distance qui le sépare de son maître, qu'il vient ainsi de recevoir. La synchronisation est faite de la sorte de proche en proche entre tous les participants, I'esclave synchronisé sur un maître devenant à son tour mattre pour un participant non encore synchronisé. Ainsi qu'il a été dit ci-dessus, le réseau selon l'invention est du type synchrone et il est donc nécessaire-que les differents participants soient synchronisés entre eux et le restent.Dans un mode de réalisation, il est prévu un entretien de la synchronisation, pour prévenir une éventuelle dérive des horloges de chacun des participants les unes par rapport aux autres ; cet entretien s'effectue par exemple de la façon suivante: - chaque participant se synchronise sur chacun des messages reçus de son maître de façon analogue à l'étape de synchronisation fine décrite ci-dessus, c'esta-dire qu'il se synchronise sur le top de réception du message, corrigé de la grandeurdt mémorisée; - périodiquement, les grandeurs At sont actualisées selon le processus décrit ci-dessus, c'est-à-dire par un échange de messages spécifiques. A titre d'exemple, cette actualisation intervient environ toutes les secondes. Lorsque la liaison d'un esclave vers son mattre s'avère défecteuse selon des critères définis ci-après, l'esclave se met en phase de recherche de synchronisation sur un autre participant, qui devient alors son maître. 11 est à noter que la notion de maftre-escfave utilisée ci-dessus n'est utilisée que pour la synchronisation des participants et n'intervient en rien sur la gestion du droit à émettre. Enfin, en cas d'arrêt de fonctionnement du participant origine de l'initialisation, cela n'entraîné pas de panne définitive du réseau : en effet, le processus est repris en phase d'initialisation avec un autre participant choisi comme maître. L'acheminement, ou routage, des messages d'un participant origine à un participant destinataire se fait de la façon suivante. Comme il est dit plus haut, chacun des participants effectue des contrôles de parité et des contrôles sur les numéros de message sur chacun des messages utiles reçus ; il utilise ces contrôles pour faire des statistiques sur la qualité de chaque liaison qui le relie à un autre participant. Il existe également des contrôles de densité d'émission sur chaque liaison ; Dans le cas où cette densité est inférieure à un certain seuil prédéterminé, les participants concernés émettent des messages de remplissage afin que les statistiques de qualité précédentes puissent continuer à être faites. Ces statis tiques de qualité remontent vers la station qui a permis l'initialisation du processus de sychronisation.Ce participant centralise les différentes informations de quaIité, et les renvoie vers chacun des participants, chaque participant calculant alors lui-même Ie routage des messages qu'iI envoie. Lorsqu'un message part d'un participant origine, il emprunte le chemin optimal jusqu'à un participant inter médiate, lequel modifie éventuellement le chemin initialement choisi en fonction-des mises à jour de routage qu'il a pu recevoir, et ainsi de suite jusqu'à la destination finale du message. Ces statistiques de qualités peuvent- être échangées soit seulement en cas de modification, soit périodiquement, par exemple avec une période de l'ordre de in seconde dans L'exemple numérique précédent. On a ainsi d'écrit un réseau synchrone décentralisé à multiplexage temporeI, dans lequel chaque participant a Ie droit d'émettre selon un séquence ment prédéfini. Il a notamment l'avantage d'être très adaptable aux applications envisagées, du fait que le seul changement du séquencement permet de modifier la distribution des informations sur les différentes liaisons du réseau. REVENDICATIONS - 1. Procédé de transmission d'informations entre une pluralité de stations, appelées participants, susceptibles d'émettre et/ou de recevoir les informations, caractérisé par le fait que les informations sont émises par les participants en multiplexage temporel, chacun des participants ayant une durée d'émission prédéfinie à 1'intérieur d'une période de temps, appelée cycle; que le procédé comporte au moins une étape de synchronisation initiale des participants entre eux, et que, préalablement à l'émission d'informations, le procédé comporte une étape dite de routage, déterminant le participant destinataire des informations à émettre en fonction de la destination finale de ces intormations et de la qualité des liaisons entre participants. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'émission de chaque participant est destinée a un ou plusieurs participants prédéfinis. 3. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que l'étape de synchronisation initiale des participants entre eux s'effectue à partir d'un participant pris comme origine, chacun des participants recevant le participant origine, dit participant de premier type, se synchronisant dans un premier temps sur la réception d'un premier message émis par le participant origine puis, dans un deuxième temps, corrigeant cette synchronisation du temps de parcours d'un message entre le participant origine et lui-même, temps qui est déterminé par le participant origine sur réception d'un deuxième message émanant du participant de premier type. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé par le fait que ceux des participants, dits participants de deuxième type, autre que le participant origine et les participants de premier type, qui reçoivent l'émission d'un participant de premier type, se synchronisent sur les participants de premier type comme ceuxsi sur le participant origine, et ainsi de suite, de proche en proche, jusqu'à ce que tous les participants soient synchronisés. 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé par le fait qu'il comporte une étape d'entretien de la synchronisation qui consiste, pour chaque participant, à se synchroniser sur chaque message qu'il reçoit du participant qui a assuré sa synchronisation initiale, en corrigeant cette synchronisation du temps - de parcours qu'il a mémorisé. 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé par le fait qu'il comporte une étape d'actualisation du temps de parcours. 7. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il comporte une étape supplémentaire d'élaboration, par chacun des participants, de statistiques de qualiTé des liaisons auquels il est rattaché, suivie-par une étape de transmission de ces statistiques à un même participant, suivie par une étape de transmission de ces statistiques à l'ensemble des participants. 8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé par le fait que l'étape de routage est réalisée par consultation d'une table de routage, élaborée par chaque participant à réception des statistiques, et donnant les meilleurs chemins entre les participants en fonction de la qualité des liaisons. 9. Réseau de transmission d'informations entre une pluralité de stations, appelées participants, susceptibles d'émettre et/ou de recevoir les informations, caractérisé par le fait que les échangesd'informations entre participants s'effectuent selon le procédé selon l'une des revendications précédentes. 10. Réseau selon la revendication 9, caractérisé par le fait que les liaisons entre participants sont des liaisons herziennes.