Brevet FR2610161A1 — publié le 19880729

61Ql101 -- 6 1 - Procédé de routage des communications pour réseau d'autocommutateurs temporels numériques La présente invention a pour objet un procédé de routage des commu- nications pour réseau d'autocommutateurs temporels numériques reliés entre eux par des artères composées chacune d'une ou plusieurs Jonctions MIC. Elle concerne plus spécifiquement les réseaux d'autocom- mutateurs mono ou multiservices qui sont distincts des réseaux publics, avec lesquels cependant ils sont éventuellement reliés au niveau d'au moins certains noeuds. Les procédés de routage mis en oeuvre dans les réseaux téléphoni- ques publics ont généralement été conçus pour des exploitations comprenant un grand nombre de noeuds desservis par des artères composées de liaisons multiples. Ces réseaux publics sont la plupart du temps composés à l'aide de matériels d'ages et par conséquent de technologies différentes conçus de manière à rester compatibles. La taille des réseaux publics et/ou la disparité des matériels qui les constituent imposent des contraintes spécifiques dont il faut tenir compte en gestion et notamment pour le routage des communications. Ceci conduit donc à des choix qui peuvent être différents de ceux que l'on peut faire pour un réseau plus petit et/ou composé de matériels homogènes. La présente invention propose donc un procédé de routage pour réseau composé à l'aide d'autocommutateurs temporels numériques, préfé- rablement identiques ou tout au moins compatibles dans les conditions évoquées plus loin, qui sont interconnectés par des faisceaux reliant chacun deux autocommutateurs par une ou plusieurs artères temporelles MIC. Selon une caractéristique de l'invention, chaque autocommutateur détermine, en temps réel, un coût d'utilisation pour chacun des faisceaux reliés à lui, à partir du taux d'occupation, vu par lui-même, de l'artère la moins chargée du faisceau considéré, afin de diffuser par contagion, via les faisceaux et vers les autres autocommutateurs du réseau, une mise à Jour précisant, suite à une modification notable vue par lui-même du coût d'utilisation d'un faisceau auquel il est relié, sa 2610 1 6 1 -2- propre identité et celle du faisceau concerné, le numéro d'édition de la mise à Jour et le nouveau coût d'utilisation déterminé. Chaque autocom- mutateur mémorise l'ensemble des mises à Jour qu'il produit ou reçoit. L'itinéraire d'une communication, à établir à travers le réseau est choisi par l'autocommutateur du réseau auquel cette communication est initialement demandée; cet autocommutateur détermine lui-même l'itinéraire de coût minimal d'utilisation à l'aide d'un algorithme de recherche de plus court chemin connu en soi et à partir des mises à jour mémorisées, il produit un message d'établissement d'itinéaire précisant le ou les autocommutateurs que devra traverser la communication dans le réseau. Ce message d'établissement est transmis via les faisceaux concernés au fur et à mesure de l'établissement de l'itinéraire choisi, et il se réduit à chaque autocommutateur de la portion concernant cet autocommutateur. L'invention, ses caractéristiques et ses avantages sont décrits dans la description qui suit en liaison avec les figures répertoriées ci- dessous. La figure 1 présente le schéma d'un autocommutateur temporel permettant la mise en oeuvre du procédé selon l'invention. - La figure 2 présente un exemple schématique de réseau d'autocommu- teur. La figure 3 présente un exemple de fonction coût/seuil d'occupation. L'autocommutateur temporel numérique présenté figure 1 est par exemple du type décrit dans l'article "L'autocommutateur multiservice OPUS 4000" publié par MM. BAUDOIN, LE, MEJANE, SEVEQUE, ANIZAN dans le numéro 4 de 1985 de la revue " Commutation et Transmission". Cet autocommutateur temporel numérique qui est de type multiser- vices permet de mettre en communication des postes et terminaux télépho- niques entre eux par l'intermédiaire du réseau de connexion temporel 1 qu'il comporte, soit directement si les postes ou terminaux à mettre en communication sont directement rattachés à l'autocommutateur considéré, soit via d'autres autocommutateurs identiques ou compatibles. Le réseau de connexion temporel 1 est placé sous le contr8le d'une unité centrale 2 qui regroupe un ou plusieurs processeurs 3 dans une 2610 1 6 1 -3- structure le plus souvent dupliquée pour des raisons de sécurité. Un ensemble de mémoires 4 est classiquement associé aux proces- seurs 3 dans l'unité centrale pour la conservation des programmes de gestion et des données nécessaires au fonctionnement de l'autocommuta- teur, en particulier dans le cas présent des programmes et données néces- saires au routage. Les mémoires de l'ensemble 4 et les processeurs 3 sont classi- quement reliés entre eux par un ou plusieurs bus 5 qui desservent également des coupleurs ayant accès au réseau de connexion 1. Dans l'exemple présenté, on a figuré un ensemble de plusieurs coupleurs 6 qui sont connectés au réseau de connexion par des liaisons multiplexes temporelles bidirectionnelles 8. Les coupleurs 6 sont par exemple des coupleurs de signalisation par lesquels transite toutes les signalisations téléphonique destinées à être traités par l'autocommuta- teur. Les liaisons temporelles 8 sont ici de classiques liaisons à trente deux voies dans lesquelles la voie de rang zéro est réservée à la synchronisation et la voie de rang seize réservée à la signalisation alors que les trente autres voies permettent la transmission d'échantil- lons de parole codés MIC ou de données, se présentant les uns et les autres sous forme d'octets. Le réseau de connexion 1 est de type temporel sans blocage commutant des paroles, des données et de la signalisation entre les différentes voies des liaisons temporelles 8 reliées à lui. Ces dernières, dont certaines sont affectées à des coupleurs 6 comme indiqué plus haut, desservent également des unités de raccordement 9 locales ou décentralisées. Ces unités de raccordement 9 assurent le multiplexage et le démul- tiplexage des informations de parole, de données et de signalisation à commuter ou déjà commutées par le réseau de connexion 1; elles contiennent aussi des équipements d'interface avec les postes, terminaux ou liaisons externes téléphoniques qui aboutissent à l'autocommutateur. Les équipements d'interface sont par exemple du type: - équipement de ligne analogique 10 destiné à permettre l'usage d'un poste téléphonique ou terminal télématique 11 pour lesquels les informa- tions sont transmises sous forme analogique: - équipement de ligne numérique 12 permettant le raccordement de postes téléphoniques ou de terminaux numériques 13 pour lesquels les informa- tions de parole, de données et de signalisation sont transmises sous forme numérique; - Joncteur de liaison analogique 16 pour ligne réseau téléphonique ana- logique 17 reliant l'autocommutateur à un autocommutateur distant; Joncteur de liaison multiplexe 14 pour liaison multiplexe temporelle MIC 15 reliant l'autocommutateur à un autocommutateur distant. Bien entendu, il n'y a pas de multiplexage ou de démultiplexage à effectuer dans une unité de raccordement 9 pour les liaisons multiplexes 15 reliant cette unité à un autocommutateur distant. Dans l'exemple proposé les liaisons multiplexes temporelles 15 sont elles aussi des liaisons à trente-deux voies comme les liaisons temporelles 8, elles ont donc un débit de 2048 Mbit/s. C'est dans l'autocommutateur local auquel est rattaché un poste ou terminal 11 ou 13 que s'effectuent les opérations de routage des commu- nications à partir de ce poste ou terminal, dans le cas ou l'autocommuta- teur fait partie d'un réseau homogène comprenant d'autres autocommuta- teurs identiques ou compatibles avec lui avec lesquels il communique par l'intermédiaire de liaisons multiplexes 15. Dans l'exemple proposé, le réseau dans lequel on met en oeuvre le procédé de routage selon l'invention est composé d'une pluralité d'auto- commutateurs, tels les autocommutateurs A, B, C, D, E, F et 0 sur la figure 2. Ces autocommutateurs sont reliés entre eux en point à point par des faisceaux 18 à 28 reliant chacun deux autocommutateurs par une ou plusieurs artères temporelles MIC constituées chacune par une liaison multiplexe 15 comme on le voit pour les trois artères du faisceau 28 reliant les autocommutateurs D et G. Bien entendu le réseau peut aussi être connecté au niveau d'un ou de plusieurs autocommutateurs à d'autres autocommutateurs qui ne sont pas susceptibles de faire partie du réseau en raison d'incompatibilités diverses tel par exemple l'autocommutateur F relié via un faisceau 29 de -5 liaisons analogiques à un autocommutateur de type spatial non représenté. Le réseau considéré peut aussi être un réseau privé connecté à un réseau public par un ou plusieurs de ses autocommutateurs, ce réseau public étant géré de manière différente et ne permettant la mise ern oeuvre du procédé de routage, décrit ci-dessous, qu'à l'intérieur du réseau privé. Chaque autocommutateur du réseau mettant en application le procédé de routage selon l'invention détermine un "coût d'utilisation" pour chacun des faisceaux le reliant à un autre autocommutateur du réseau, soit pout les faisceaux 18, 19, 20, 21, 22 mais pas pour le faisceau 29 en ce qui concerne l'autocommutateur F relié aux autocommutateurs A, B, C, E, 0 par ces cinq faisceaux 18 à 22. Dans le cas présent, on appelle coût d'utilisation d'un faisceau entre deux autocommutateurs, un facteur établi à partir du taux d'occu- pation de l'artère, ou liaison multiplexe temporelle 15, la moins chargée d'un faisceau. A cet effet chaque autocommutateur détermine par l'intermédiaire de son unité centrale 2, les taux d'occupation des différentes artères appartenant aux faisceaux qui le relient à d'autres autocommutateurs du réseau. Les deux autocommutateurs reliés aux extrémités d'un même faisceau déterminent séparément chacun les taux d'occupation des artères de ce faisceau et à partir de ceux-ci le taux d'occupation de l'artère la moins chargée, ce qui implique que la même artère peut posséder un taux d'occupation différent pour chacun des deux autocommutateurs qu'elle relie. Dans la mesure o chaque autocommutateur mémorise classiquement déjà en unité centrale une carte de l'état des voies des liaisons multiplexes temporelles constituant les artères reliées à lui et o cette carte est mise à Jour en temps réel, il suffit donc de faire déterminer par un banal traitement dans cette unité centrale quelle est l'artère d'un faisceau qui a le moins de voies occupées. Dans une forme préférée de réalisation on définit le coût d'une artère par une fonction à seuils du taux d'occupation de la voie la moins chargée, ainsi qu'on le voit sur la figure 3. 2610 1 6 1 -6- La fonction comporte par exemple trois seuils montants, SMO, SM1, SM2 dont les valeurs sont fixées par l'exploitant du réseau qui peut les modifier par action sur les données du programmes d'exploitation, si besoin est. A chaque passage de seuil correspond une valeur discrète de coût. Une première valeur de coût à vide CO permet de privilégier le trafic dans le réseau au travers d'un faisceau par rapport aux autres/issus du même autocommutateur, ou dans un ramification de plus d'un faisceau par rapport à d'autres. On attribue par exemple a cet effet un coût plus faible au faisceau 23 qu'au faisceau 24, l'un et l'autre vus de l'autocommutateur D, afin de favoriser le transit des communications par l'autocommutateur B plutôt que par l'autocommutateur C. A chaque passage de seuil en trafic montant pour un faisceau donné vu par un autocommutateur, il y a augmentation du coût d'utilisation correspondant depuis la valeur CO de coût à vide jusqu'à la valeur CI de coût infini qui correspond à une indisponibilité du faisceau, en passant par exemple par une valeur C1 qui correspond à un seuil montant SMO de cinq voies occupées sur la liaison la moins chargée et par une valeur C2 qui correspond à un seuil montant SM1 de...voies dans le sens des trafics croissants. On attribue des valeurs plus faibles aux valeurs de seuil en trafic décroissant SDO, SD1, SD2 qu'aux valeurs de seuil en trafic montant SMO, SM1, SM2 pour éviter les changements incessants de coût, de type oscilla- tion, lorsque le trafic sur la voie la moins chargée est au voisinage d'un valeur de seuil montant. De manière connue en soi, les coûts d'utilisation des faisceaux d'un autocommutateur sont traduits sous forme binaire, dans l'exemple simplifié ici présenté par un mot de deux bits pour quatre valeurs de coût CO à C3, et chaque autocommutateur associe le coût de chaque faisceau à une information permettant d'identifier ce faisceau tant en vue de mémoriser cette information que de la diffuser aux autres autocom- mutateurs du réseau. Dans une forme préférée de réalisation chaque autocommutateur produit un message dit de mise à Jour suite à chaque modification notable - 7 - du coût d'utilisation d'un faisceau relié à lui, c'est-à-dire aux passages de seuil. Ce message comporte: - une information identifiant l'autocommutateur concerné et le faisceau concerné par exemple par un élément de message indiquant les deux extré- mités du faisceau concerné, tel par exemple les extrémités O et F du faisceau OF, la première extrémité mentionnée correspondant par exemple à l'autocommutateur O qui est à l'origine du message; - un numéro d'ordre identifiant la mise à Jour pour le faisceau considéré, ce numéro pouvant classiquement être obtenu par incrémenta- tion d'une unité par rapport au numéro d'ordre de la mise à jour précédente pour le même faisceau vu du même autocommutateur. - l'information du coût d'utilisation actuel, dit opérationnel du faisceau identifié; Chaque message de mise à jour, classiquement mis sous forme binaire est ensuite transmis par l'autocommutateur concerné par la voie de signalisation d'une des artères, par exemple la moins chargée, des différents faisceaux reliés à lui afin d'être transmis à tous les autocommutateurs auquel cet autocommutateur est relié, tel par exemple par l'autocommutateur C vers les autocommutateurs E, F, D via les faisceaux 25, 20, 24. Chacune des autocommutateurs recevant un message de mise à jour le transmet à tous ses voisins, sauf celui qui le lui a transmis, tel l'autocommutateur D vers B et G, chaque message de mise à jour est donc transmis par contagion à tous les autocommutateurs du réseau, chacun vérifiant par comparaison du numéro d'ordre du message s'il a ou non déjà reçu ce message et d'une part le mémorisant d'autre part le réémettant vers les autres, si ce message est nouveau pour lui. De plus périodiquement, à un rythme modifiable par l'exploitant du réseau, chaque autocommutateur réémet les différentes mises à jour précisant les coûts d'utilisation alors opérationnels qu'il a établi; les numéros d'ordre de ces mises à jour restent inchangés, ce qui permet aux autres autocommutateurs de vérifier si les informations qu'ils possèdent sont exactes et éventuellement de les mettre à jour. Tous les autocommutateurs d'un réseau ont donc normalement à tout moment une connaissance des coûts des différents faisceaux du réseau et 2610 1 6 1 - 8- chacun d'entre eux est donc à même de définir les chemins pour les communications demandées par son intermédiaire. La recherche d'un itinéraire par l'unité centrale d'un autocommu- tateur s'effectue à l'aide d'un algorithme de recherche de plus court chemin, qui est de type connu tel celui de DIJKSTRA, rappelé notamment dans l'article "A Theorem on the expected complexity of DIJKSTRA's shortest path algorithm" publié dans le numéro 3 du volume 6 de 1985 de "JOURNAL OF ALGORITHMS" par K.NOSHITA. Cette recherche détermine le chemin de moindre coût en prenant en compte le coût des différents faisceaux empruntés et le nombre d'autocommutateurs traversés pour établir une communication au travers du réseau, par exemple entre les autocommutateurs O et D via soit l'autocommutateur G et les faisceaux 15 et 27 soit toutes les possibilités empruntant au moins deux des autocommutateurs E, C, F et B. La recherche effectuée pour une communication donnée vers un auto- commutateur donné à partir d'un autre autocommutateur donné est effectuée par ce dernier, elle le conduit à établir un message d'établis- sement de chemin précisant les différents autocommutateurs à traverser. Ce message est émis par l'autocommutateur ayant fait la recherche, vers l'autocommutateur du chemin auquel il est relié par un faisceau. A cet effet la voie de signalisation d'une des artères du faisceau concerné tel par exemple une artère du faisceau 26 pour l'autocommutateur d'origine 0, transmet au cours d'intervalles successifs de temps de voie IT 16, la suite des codes E, C, D identifiant les autocommutateurs traversés par l'itinéraire, Jusqu'au dernier d'entre eux D auquel aboutit la communication considérée. Chaque autocommutateur concerné, tel E, commute le message qu'il reçoit sur le faisceau desservant l'autocommutateur suivant désigné, ici C, après avoir analysé au moyen de son unité centrale, le message reçu et après avoir retiré au passage la partie de ce message qui le concernait personnellement. De manière classique, au cas o le chemin ne peut être établi, en raison d'une indisponibilité d'un faisceau apparaissant après choix du chemin et avant son établissement complet, la communication est rejetée et l'appel doit être renouvelé afin d'obtenir un nouveau chemin. 2610 1 6 1 -9- REVENDICATIONS: 1/ Procédé de routage des communications pour réseau d'autocommutateurs temporels numériques interconnectés par des faisceaux reliant chacun deux autocommutateurs par une ou plusieurs artères temporelles MIC, caractérisé en ce que chaque autocommutateur, détermine en temps réel un coût d'utilisation pour chacun des faisceaux reliés à lui, à partir du taux d'occupation de l'artère la moins chargée du faisceau considéré qu'il relève lui-même, afin de diffuser par contagion, via ces faisceaux et vers les autres autocommutateurs du réseau, suite à une modification notable du coût d'utilisation d'un faisceau relié à lui, une mise à jour opérationnelle précisant au moins sa propre identité et celle du fais- ceau concerné, le numéro d'ordre de cette mise à jour et le nouveau coût d'utilisation à prendre en compte, chaque autocommutateur mémorisant l'ensemble des mises à jour opérationnelles, qu'il produit ou reçoit, et en ce que l'itinéraire d'une communication à établir à travers le réseau est choisi par l'autocommutateur du réseau auquel cette communication est initialement demandée, qui détermine lui-même l'itinéraire de coût minimal d'utilisation à l'aide d'un algorithme de recherche de plus court chemin connu en soi et à partir des mises à jour mémorisées et qui produit un message d'établissement d'itinéraire précisant le ou les autocommutateurs qui devra traverser la communication dans le réseau, ledit message d'établissement étant transmis via les faisceaux concernés au fur et à mesure de l'établissement de l'itinéraire choisi en se réduisant à chaque autocommutateur de la portion concernant cet autocom- mutateur. 2/ Procédé de routage selon la revendication 1, caractérisé en ce que chacun des deux autocommutateurs desservis par un même faisceau dans un réseau détermine individuellement un coût d'utilisation, dit par direc- tion, du faisceau. 3/ Procédé de routage selor la revendication 2, caractérisé en ce que le coût d'utilisation d'un faisceau selon une direction est une fonction à seuils du taux d'occupation des circuits de l'artère temporelle MIC la moins chargée du faisceau. - 10 - 4/ Procédé de routage selon la revendication 3, caractérisé en ce que les seuils de taux d'occupation pour l'artère temporairement la moins chargée d'un faisceau, qui sont déterminés ou choisi par l'exploitant du réseau, sont plus faibles pour les trafics décroissants que pour les trafics croissants, de manière à éviter les oscillations autour des valeurs d'équilibre. / Procédé de routage selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on intègre dans le calcul du coût minimal d'utilisation d'un itinéraire un facteur coût de transit prenant en compte le nombre d'auto- commutateurs à traverser. 6/ Procédé de routage selon la revendication 1, caractérisé en ce que les mises à Jour précisant le coût d'utilisation d'un faisceau à partir d'un autocommutateur qui sont émises à chaque modification notable, notamment en cas de dépassement de seuil, sont périodiquement réémises avec une périodicité déterminée par l'exploitant.