Brevet FR2579340A1 — publié le 19860926

La complexité croissante des besoins en interconnexion a fait naître de nouvel les- solutions regroupées sous le nom de réseaux locaux ( ex: Ethernet,..). Ces solutions ont pour avantages la souplesse et la possibilité du partage de ressources. Elles présentent, par contre, un grand nombre d'in convénients qui les rendent inadaptées aux problèmes de nombreux utilisateurs de systèmes micro-informatiques. Ces inconvénients sont les -suivants : système sophistiqué et coûteux, système pon transparent,. nécessité d'on câblage sup plémentaire . La présente invention concerne un dispositif permettant l'utilisation des cablages de distribution d'énergie d'un abonné comme support de transmission pour un réseau local de transmission de dnnnées. Ce dispositif consiste en modules d'accès permettant à des équipements informatiques quelconques d'utiliser le câblage de distribution d'énergie comme support de transmission de données. L'interconnexion locale des équipements informatiques est tra- ditionnellement effectuée par un ensemble de liaisons point à point par câblo. L'unique avantage de cette solution est la simplicité. Ses inconvénients sont le problème d'installation du câblage (dans des locaux existants), l'évolution de l'installation et le déplacement des matériels difficiles et coûteux, aucun partage des ressources. L'invention a pour'objet de décrire un dispositif qui permette de satisfaire aux besoins des utilisateurs de micro-informatique (de type PME) en éliminant les inconvénients précédent. Elle offre les services suivants simplicité de mise en oeuvre car aucun câblage complémentaire, transparence aux codes et vitesses, coût limité. Le dispositif, selon l'invention, consiste en un module d'accès au réseau de distribution d'énergie, associé à chacun des équipements microinformatiques du système (ETTD = Equipement Teninal de Traitement de Données). La figure l décrit la manière de raccorder un équipement informatique au réseau de distribution d'énergie par l'intermédiaire d'un module d'accès servant à la fois à l'alimentation de l'équipement informatique et à la transmission de données. La figure 2 présente un ensemble d'installation de système tel qu'il pourrait se présenter dans une PME : deux micro-ordinateurs situés dans des locaux différents se partagent deux périphériques La figure 3 est un schéma fonctionnel d'fun module d'accès. La figure 4 décrit une réalisation possible d'une fonction émission avec isola.tion optoélectrique en entrée de Itemetteur. La figure 5 décrit une réalisation possible d'une fonction réception avec isolation optoélectrique en sortie du récepteur. La figure 6 est un autre exemple de réalisation de la fonction émission. La figure 7 présente une fonction réception symétrique de la fonction émission décrite en figure 6. La figure 8 décrit une réalisation possible de type numérique pour la fonction codage d'un module d'accès permettant l'interconnexion d'équipement informatique équipé d'une interface parallèle. La figure 9 décrit une réalisation possible de type numérique pour une fonction décodage symétrique de la fonction émission décrite en figure 8. La figure 10 décrit un exemple de réalisation possible de type analogique pour la fonction codage d'un module d'accès permettant l'interconnexion d'équipement informatique équipé d'une interface parallèle. La figure il présente un exemple d'une fonction décodage symétrique de la fonction codage décrite dans la figure 10. La mise en oeuvre des modules d'accès est présentée dans la figure 1. Chaque module d'accès 1 est raccordé au réseau de distribution d'énergie 8 par son cordon d'alimentation standard 4 . L'équipement informatique 2 est ensuite connecté au module : par son cordon d'alimentation 3 sur la prise secteur 7 du module, par un câble 5 provenant de son interface logique d'échange de données et connecté sur l'interface logique 6 du dispositif. Chaque module du dispositif a pour fonction l'émission et (ou) la réception des données sur le support du réseau de distribution de courant. Chaque module fonctionne en émission et (ou) réception. Le principe choisi de préférence pour transmettre les données dans les meilleures conditions est celui de la modulation de fréquence (F.M.)-. Soit fi la fréquence porteuse de émission F.M. L'utilisation de plusieurs fréquences porteuses fi dans la bande passante du support de transmission permettra de définir différents canaux de transmission. Si B = ( Fo,Fl) la bande passante utile du support, bi la largeur de bande du canal de fréquence porteuse fi, le nombre de canaux, n, est tel que est au minimum égal à 80 KHz pour blocage de la fréquence porteuse par le compteur d'énergie 42 de l'abonné (voir la figure 2 présentant un exemple ' installation. ) -pe @@@ @@@@@ de l'installation en particulier de @@ longueur maximale de @@Is @@@ant les points possibles de l'installation), de la sensibilité du récepteur et du rapport signal surbrui::,- désiré (pour un t3JX d'erreur donné : lO -9 par exemple). Une valeur possible pour Fl est de 400 KHz. bi est fonction des besoins opérationnels de l'utilisateur (nature de l'interface, débit, nombre des signaux de contrôle,...) et de la selectivité des récepteurs. Une valeur possible pour bi est de 40 KHz. Selon le schéma fonctionnel de la figure 3, chaque module d'accès comporte une fonction émission et une fonction réception. La fonction émission comporte deux sous-ensembles: un sous-ensemble "codage" 14 ayant pour rôle de coder les données et signaux provenant du port Entrée/Sortie 13 de l'ETTD sous une formé telle que ces informations puissent être transmises par le sous-ensemble "emetter" 15, et un sous-ensemble "emetteur" 15 qui a pour but d'assurer la transmission des informations codées par le sousensemble précédent en modulation de fréquence sur le canal qui lui est affecté. La fonction réception comporte deux sous-ensembles symétriques des précédents : d'abord un sous-ensemble de "décodage" 16 ayant pour rôle le décodage des informations codées pour les rendre compatibles avec les caractéristiques d'interface de l'équipement, puis un sous-ensemble "récepteur" 17 recevant sur le canal qui lui est affecté les informations qui lui sont destinécs. Un des objectifs du dispositif est la souplesse des interconnexions. A chaque liaison(ou connexion virtuelle) est affecté un canal si la liaison est unidirectionnelle ou bidirectionnelle à l'alternat, ou bien deux canaux si la liaison est bidirectionnelle en full-duplex. Le choix et la réparlition des canaux entre les équipements sera fait par i i isateur du système. Afin de ne pas perturber une liaison en cours de fonctionnement, on peut ajouter en option un dispositif qui permet,d'une part, la visualisation de ltél-at d'occupation du canal, d'autre part, le blocage de l'émission si le canal est déjà occupé. Ce. dispositif peul- être basé sur la détection de la porteuse du canal observé. Deux exemples d'affectation des canaux pour réaliser des connexions différentes son-l présentés ci-dessous pour une installation telle que décrite dans la figure 2. Le premier cas décrit la configuration dans laquelle un micro ordinateur 9 utilise une imprimante il avec pour affectation des canaux le canal 1 (fréquence f1)du micro-ordinateur 9 à l'imprimante 11 et le canal 2 tréquence f2) de I í impriman 1 au micro-ordinateur 9, et un micro-ord-nateur 10u-i lise ne imprimante 12 aoc pour affectation des canaux, le canal 3 (fré- quence f3) du micro-ordinateur 10 à l'imprimante 12 et le canal 4 (fréquence f4) de l'imprimante 12 au micro-ordinateur 10 Le deuxième cas décrit une configuration dans laquelle un microordinateur 9 utilise une imprimante 12 avec pour affectation des canaux, le canal (fréquence f3) du micro-ordinateur 9 à l'imprimante 12 et le canal 4 (fréquence f4) de l'imprimante 12 au micro-ordinateur 9, et un micro-ordinateur 10 utilise une imprimante li avec pour affectation des canaux, le canal 1 (fréquence fl) du micro-ordinateur 10 à l'imprimante 11 et le canal 2 (fréquence f2) de l'imprimante 11 au micro-ordinateur 10 Les équipements micro-informatiques ont des interfaces normal i- sées qui sont généralement de type RS 232 C ou V 24, parallèle type Centronics ou de type RS 422. A chacune de ces interfaces, correspond une paire de modules codage/décodage. Afin dé préserver l'équipement micro-informatique conl-re tous ris;ut de mise à la tension d'alimentation d'un des signaux de l'interface, chacun des signaux sera isolé optoélectriquement des fonctions émission et réception. A ce niveau, deux solutions sont possibles . Ces solutions sont présentées dans les figures 4, 5, 6 et 7. En référence aux figures 4 et 5, la première solution consiste à faire l'isolation optoélectrique 19 entre les fonctions codage14/décodage 16 et les fonctions émission 15/réception 17 . Cette solution implique l'utilisation d'un coupleur optoélectrique linéaire dans le cas de codage/décodage de type analogique En référence aux figures 6 et 7, la deuxième solution consiste à utiliser des coupleurs optoé.lectriques 19 de type numérique et d'isoler ainsi chacun des signaux de l'interface . Les différents produits correspondant à l'objet de llinvention sont principalement différenciés par le type de l'interface de l'équipement raccordé et donc par deux types de modules. D'abord des modules adaptation de niveaux qui sont réalisés à l'aide de circuits émetteurs 20 et récepteurs de lignes 18 respectant la norme définissant l'interface équipement, ensuite des modules codage 14/décodage 16 qui sont fonction de la nature de l'interface ; série ou parallèle et dans ce cas , du nombre de signaux à transmettre. La figure 8 présente une réalisation possis e pour la ;'-onc-:- ai; codage d'ul1 module accès permettant I'interconnexion d'équipemen? inforrr.a,ique équipé d'une interface parai . Cette solution est basée sur l'échantillonnage des signaux et informations à émetire, puis leur sérialisation Elle comporte principalement un registre à décalage 24 dont le nonibr-e de bits est égal au minimum au nombre de signaux à transmettre plus une en-t te pour délimiter la trame, une fonction horloge 27 permettant le séquencement du système et étant utilisée par le registre à décalage, une logique de conl-rôle 22 provoquant le chargement des signaux disponibles sur l'interface 29 et I'émissior;; de la trame, un codeur Manchester Biphase 26 permettant de coder le signal série 2 de manière à pouvoir reconstituer l'horloge en réception et ainsi recevoir la trame dans de bonnes conditions. Le signal codé 28 est ensuite transmis au module - émetteur. La fréquence d'échantillonnage, c'est à dire le rythme auquel les signaux seront prélevés, est fonction du débit de l'interface et du sens de 1-rans-- mission, puisque l'inlerface n'est pas symétrique. Le principe choisi.pour générer les ordres de chargement est le suivant : Dans le sens, sortie des données de I'ETTD, le signal du chargement du registre à décalage est généré par le signal Strobe ou une transition du signal INIT 21 provenant de l'interface 29 ou par une horloge de chargement interne au module permettant la mise à jour des autres signaux d'état. Dans le sens, entrée des données, le signal de chargement est généré par le signal Ack ou par une horloge locale La fonction décodage telle que décrite dans la figure 9 est symétrique de la fonction codage.Elle comporte principalement un décodeur Manches Biphase 31 recevant en entrée le signal série codé 32, un registre à décalage 35 recevant le signal décodé 33 et l'horloge 34 du décodeur Manchester Bipiase et une logique de contrôle provoquant I émission dns signaux de contrôle 37 tels que Strobe ou Ack en respect des normes en vigueur. Les figures 10 et il présentent une solution de type analogique pour la réalisation des fonctions codage/décodage. Cette solution est entièrement transparente. Elle nécessite cependant des fonctions émission/réception linéaires ( ou des fonctions de transfert connues et symétriques) . Son principe consiste à coder les logiques après adaptation éventuelle de niveau au niveau TTL en une tension analogique avant émission et à reconstituer la tension analogique en une valeur numérique à la réception. Le nombre mnximurn de signaux qu'ii est possible de transme-.Tre est lié à la dynamique D du dispositif Soit n, ce nombre, n est inférieur à 10D/20 . Une valeur possible pour n est 10 avec des émetteurs/récepteurs de performance "standards" Afin de limiter la bande passante utile, les signaux de type impulsion pourront être rallongés à l'émission puis régénérés après sérialisation à la réception La figure 10 présente le schéma fonctionnel d'une fonction codage comportant principalement un convertisseur numérique analogique 38 recevant les signaux à coder 29 de l'interface, et un dispositif d'adaptation da niveau et d'impédance 40 permettant d'envoyer le signal analogique codé 28 vers le module émetteur. La figure lî présente le schéma fonctionnel d'une fonction décodage symétrique ; Elle comporte principalement une adaptation de niveau et dtimp6tia"\:e 'tl recevant le signal analogique codé 32 et un convertisseur analogique numérique 39 permettant la conversion du signal reçu en une valeur numérique reconstituant l'état de signaux sur l'interface 36 Ces différents dispositifs conviennent aussi pour les cas de l'in- terface série RS 232 aussi bien ; pour une utilisation avec 2 fils ( TD et RD) que pour une utilisation avec les signaux de contrôle ( RTS, CTS, DTR,...) Le module émetteur en modulation de fréquence peut être réalisé classiquement avec un multivibrateur dans lequei on fait varier le courant de charge des condensateurs à l'aide de deux transistors de commande montés en générateurs de courant à la place des résistances de base des transistors du multivibrateur. Ces deux transistors de commande sont pilotés par le signal BF provenant des différents modules"codage". Le module récepteur peut être réalisé simplement avec un circuit de modulateur Siemens 5041P accordé sur la fréquence porteuse. Compte tenu de l'évolution rapide de la technologie, un grand nombre de solutions équivalentes sont envisageables; I'évolution consistera à utiliser un seul circuit pour chaque fonction Il faut cependant veiller iors de la réalisation des émetteurs et récepteurs à respecter les contraintes suivantes : une bande passante de 20 KHz, un rayonnement engendré par les lignes compatibles des normes en vigueur, une adaptation aux caractéristiques de bruit et de transmission du réseau de distri- bution d'énergie Afin d'augmenter la sécurité de transmission des données, le dis- positif pourra, si le besoin s'en fait sentir, être utilisé en coordination avec des filtres LC qui seront placés, en fonction de l'installation, à l'arrivée du compteur, et sur tout ou partie des appareils electriques alimentés par le réseau Deux types de filtres seront utilisés : : des -filtres passe-bas de fréquence de coupure 50 KHz et des filtres passe-bas de fréquence de coupure 400 iEiz Ces filtres ont pour fonction de stabiliser l'impédance de charge du réseau et de limiter les bruits et parasites sur le secteur REVi As ICN8 1 - Dispositif pou interconnexion locale d'éouipemens in,orna-.c;ues caractérisé par le fait qu'il utilise le câblage de distribution d'énergie eiec- trique de l'abonné chez lequel sont installés les équipements- coTe réseau local de transmission de données. 2 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le falt qu'il comporte des modules d'accès au réseau de distribution d'énergie, externes ou internes aux équipements, permettant la transmission de données sur le réseau de distribution d'énergie, sans aucun câblage supplémentaire 3 - Dispositif selon les revendications 1 et 2, caractérisé par le fait qu'un module d'accès est associé à chacun des équipements informatiques mais peut établir une connexion vers plusieurs autres modules d'accès permettant ainsi i,éld blissement de connexions virtuelles et donc un partage de ressources 4 - Dispositif selon les revendications 1, 2 et 3, caractérisé par le fait que les modules d'accès au réseau de distribution d'énergie, sont utilisés simultanément avec des filtras passe-bas LC, de fréquences de coupure 50 lbiz et 400 KHz, placés en certains points de l'installation de l'abonné, de manière diminuer la puissance du bruit sur le réseau et les variations d'impédance de charges dues aux équipements instaliés 5 - Dispositif selon les revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que les modules d'accès ont une structure modulaire et comportent selon les besoin de l'utilisation, d'une part, une fonction émission constituée d'une fonction codage spécifique de l'interface logique de ltéquipement à raccorder et un émetteu d'autre part, une fonction réception constituée d'une fonction décodage spécifique de l'interface logique et un récepteur 6 - Dispositif selon les revendications 1, 2, 3 et 5, caractérisi! par le fait qu'il utilise la modulation de fréquence pour-transmettre les données avec une bande passante compatible du débit d'information et de la sécur-ité des données et plusieursfréquencs porteuses permettant l'utilisation de plusieurs canaux de transmission simultanés 7 - Dispositif selon la revendication 5, caractérisé par le fait qu'il utilise des fonctions codage/d-écodage transparentes, de type analogique 38 puis conversion analogique numérique 40, pouvant être utilisées avec différents types d'interfaces . 8 - Dispositif selon la revendication 5, caractérisé par le fait qu'il utilise des fonctions codage/décodage de type numérique par échantillonnage puis sérialisation des signaux, pouvant être utilisées avec différents types d'interfac