Brevet FR2682246A1 — publié le 19930409

PROCEDE ET INSTALLATION DE COMMUNICATION, A TRANSMISSION DE SIGNAUX NUMERIQUES La présente invention concerne les procédés et ins- tallations de transmission numérique sur des réseaux à com- mutation de circuits, permettant à au moins une station maître (généralement un commutateur-concentrateur) de dialoguer avec des stations esclaves, la trasmission s'ef- fectuant sous forme d'un multiplex temporel, dit primaire, constitué par un train d'impulsions binaires découpé en trames identiques comprenant chacune un même nombre N de canaux ou intervalles de temps, dont l'un sert généralement à la synchronisation. De tels procédés et installations sont mis en oeuvre à l'heure actuelle Ils utilisent en général la modulation MIC ou une de ses variantes (MICD ou MICDA). Diverses normes de transmission ont été établies par des organismes tels que le CCITT (Red Book, Recommendation G 721, Tome III-3, octobre 1984) et par le CEPT La norme CEPT pour transmission sur les réseaux filaires prévoit par exemple, en application de la recommandation CCITT G 706, une modulation à 2,048 Mbits/s, avec découpage en trames de 125 gs comprenant N = 32 canaux de huit éléments binaires par trame Le canal zéro sert à la synchronisation Les autres canaux permettent de transmettre des données, des signaux de parole, ou des informations de signalisation. L'architecture de réseau la plus simple est en étoile: la station maître est reliée point à point à chaque station esclave par au moins une liaison multiplex. Cette solution n'utilise qu'une partie de la capacité du multiplex dans la plupart des cas On a donc proposé une architecture dite à "routage et insertion" (drop and35 insert), montrée schématiquement en traits pleins sur la figure 1 La station maître 10 dialogue avec plusieurs stations esclaves 141, 142, par l'intermédiaire d'une même liaison multiplex Chaque station comporte un organe de brassage 121, 122, 123, 124, qui distribue & la station les seuls canaux ou intervalles de temps dont on estime qu'elle a besoin Les autres canaux sont routés vers la station esclave suivante, c'est-à-dire qu'on passe la station Ainsi on peut utiliser un seul lien multiplex pour plusieurs esclaves. La solution o les stations esclaves sont simple- ment en chaîne présente un inconvénient Toute panne sur le lien ou sur une station esclave entraîne la perte de tous les esclaves en aval s'il n'est pas prévu un second lien, destiné à assurer une redondance Pour sécuriser l'instal- lation, on peut créer une boucle se refermant sur la station maître, comme indiqué en tirets sur la figure 1 La perte d'un esclave ou d'un lien ne se traduit plus alors par la perte des esclaves en aval, car la station maître peut alors reconstituer un chemin de connexion vers les esclaves, par le côté non rompu de la boucle. La nécessité d'organes de brassage pour mettre en oeuvre la technique de "routage et insertion" ne représente pas une complication matérielle réelle, car souvent les stations esclaves doivent comporter de tels organes pour leurs besoins propres Mais les unités de brassage utili- sées à l'heure actuelle nécessitent d'être reprogrammées chaque fois que l'on veut modifier la répartition entre canaux à router et canaux à insérer La programmation peut se faire sur place, ce qui réduit la flexibilité car il faut qu'un opérateur se déplace sur chaque site à esclaves. Elle peut se faire à distance, mais cela exige des liens de signalisation spécifique et accroît la complexité: une mo- dification des connexions (par exemple pour pallier les ef- fets d'une panne d'une station dans la boucle ou pour modi- fier la capacité d'une ou plusieurs stations esclaves) exi- ge de reconfigurer tous les éléments de la chaîne Pour qu'une télécommande soit possible, le maître doit avoir une connaissance de toutes les connexions et notamment de la configuration en boucle ou chaînée, ainsi que de la posi- tion des esclaves le long des boucles ou chaînes. L'invention vise à fournir un procédé et un dispo- sitif du type ci-dessus défini répondant mieux que ceux antérieurement connus aux exigences de la pratique Elle vise notamment à obtenir certains au moins des caractères suivants: possibilité de reconfiguration sans intervention manuelle locale aux stations esclaves, sans nécessité d'af- fectation de canaux spécifiques, sans nécessité de signali- sation spécifique à distance à partir de la station maître; inutilité pour la station maître de connaître la façon dont les esclaves sont connectés entre eux (routés ou non, en boucles ou chaînés); inutilité pour les stations esclaves de connaître la façon dont elles sont connectées à la station maître ou leur position dans un chaînage ou une boucle. Dans ce but l'invention propose notamment un pro- cédé de communication à transmission de signaux numériques entre une station maître et des stations esclaves sur un réseau comprenant au moins une station maître munie de liaisons de transmission numérique par multiplex temporel,25 sous forme d'une trame répétitive de N canaux ou interval- les de temps, avec les stations esclaves constituant un groupe associé auxdites liaisons et ayant chacune un organe de brassage commandable pour insérer un canal quelconque dans la station respective ou passer la station,30 caractérisé en ce que, pour établir la communi- cation et affecter à chaque station esclave un ou plusieurs canaux d'ordre i déterminé parmi les N canaux et après avoir affecté à chaque station esclave un canal de signali- sation qui lui est propre, 35 (a) on initialise localement et automatiquement les organes de brassage de toutes les stations esclaves par as- sociation de tous les couples constitués chacun de canaux homologues sur deux liaisons pour passer toutes les sta- tions, puis (b) on provoque les insertions nécessaires pour chaque station par émission, sur le canal de signalisation de la station esclave respective et à partir de la station maître, d'au moins un ordre de commande d'organe de brassage. On voit que le procédé est applicable pour toutes les stations esclaves qui peuvent être connectées à au moins deux liaisons Cette condition est automatiquement réalisée pour toute station propre à être connectée dans un chaînage ou une boucle en vue d'un fonctionnement en "drop and insert" et/ou pour toute station esclave comportant au moins deux liaisons dont une assure une redondance. On voit qu'il suffit de prévoir l'organe de bras- sage de façon que l'initialisation (par exemple à la mise sous tension) effectue un routage complet, c'est-à-dire court-circuite ou passe la station En d'autres termes, chaque canal ou intervalle de temps d'ordre i à la récep- tion (ou l'émission) d'une liaison impaire, d'ordre 2 K + 1 par exemple, est connecté sur l'intervalle de temps d'ordre i d'émission (respectivement de réception) de la liaison paire d'ordre 2 K + 2, et ce pour toutes les liaisons aux- quelles les stations esclaves sont raccordées, sans préju- ger d'o viennent et o vont ces liaisons. L'organe de brassage réalise donc, pour chaque station esclave, autant de boucles internes qu'il y a de couples. L'invention s'applique également aux stations esclaves qui ont un nombre impair de liaisons, ce qui peut notamment être le cas de la station terminale d'un chaî- nage Dans ce cas une des liaisons ne peut être connectée en boucle interne Cela n'influe en rien sur les couples bouclés mais se traduit seulement par une utilisation de liaison isolée. Si ultérieurement, à l'issue d'une panne ou lors d'une extension de capacité d'une station esclave, une liaison supplémentaire est établie alors qu'il y avait un nombre impair de liaisons, une boucle additionnelle est immédiatement créée par l'organe de brassage. La seule opération à effectuer localement sur les stations esclaves est alors de programmer son unité de brassage à l'origine, pour identifier le canal de signali- sation qui lui est affecté La même identification est re- portée dans la station maître Après initialisation, chaque organe de brassage se met à l'écoute sur le canal appro- prié, qu'on peut considérer comme un intervalle de temps de rendez-vous. Dans le cas o un nombre pair 2 K de liaisons parti- culières de la station maître ne sont raccordées qu'à une seule station esclave, qui forme K boucles internes, il n'y a pas de gain de connectivité par mise en oeuvre de l'invention Mais l'invention permet alors à la station maître d'effectuer les tests de continuité et l'existence de K boucles n'interdit en rien l'utilisation de tous les intervalles de temps des liaisons pour cet esclave. L'invention propose également une installation permettant de mettre en oeuvre le procédé ci-dessus défini, caractérisé en ce que chaque organe de brassage et la station maître contiennent une identification d'un canal de signalisation affecté à l'organe de brassage; les organes de brassage de toutes les stations esclaves contiennent des moyens d'association de tous les couples constitués chacun de canaux homologues sur deux liaisons de façon à passer toutes les stations et à effectuer un routage complet; la station maître est prévue pour émettre, sur le canal de signalisation de chaque station esclave respective, l'ordre d'insertion du canal ou des canaux à affecter à la station. L'invention concerne également les composants d'une telle installation, et notamment la station maître et les stations esclaves, qui doivent avoir les constitutions nécessaires pour effectuer les opérations ci- dessus Il doit être entendu que la portée du présent brevet s'étend également à de tels constituants originaux. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit de modes particuliers de réalisation donnés à titre d'exemples non limitatifs La description se réfère aux dessins qui l'accompagnent, dans lesquels: la figure 1, déjà mentionnée, est un schéma de principe montrant une installation suivant l'art anté- rieur; les figures 2 et 3 sont des schémas de principe montrant deux modes de réalisation possibles d'une instal- lation suivant l'invention, respectivement avec deux sta- tions esclaves chaînées et avec deux stations esclaves associées à quatre liens avec la station maître pour cons- tituer deux boucles; la figure 4 montre une adaptation possible de l'invention à une installation de radio-téléphonie suivant la norme GSM. L'installation montrée en figure 2 comporte, comme dans le cas de la figure 1, une station maître 10 compor- tant un lien de transmission multiplex 16, par exemple de type MIC, avec deux stations esclaves 14, et 142 ayant cha- cune une unité de brassage 12, ou 122 Chaque station es- clave comporte des terminaux 18, par exemple des émetteurs- récepteurs de radio-téléphonie Chaque unité de brassage est munie de moyens de programmation 20, telles qu'une roue codeuse ou une mémoire morte programmable à seule fin de lui donner son identité. Conformément à l'invention, dans le cas o elle est appliquée à une installation o les stations esclaves sont simplement chaînées, chacune des stations est prévue de façon à former, lorsqu'elle est initialisée, une boucle pour chaque canal, ce bouclage étant cependant impossible pour la station terminale Dans le cas o il y a un seul lien 16, les boucles internes sont réalisées par établisse- ment de connexion entre canaux homologues du lien côté station maître et du lien côté station terminale. Si en revanche la liaison entre la station maître et les stations esclaves chaînées est sécurisée par un second lien identique au premier et redondant, les boucles internes peuvent être initialement établies par connexion entre les canaux homologues du lien servant à la communi- cation normale et du lien redondant. La station maître 10 comporte de son côté une mémoire programmable 22 permettant d'indiquer à la station maître: l'identité de chacune des stations esclaves, le nombre de canaux (ou intervalles de temps) dont chaque esclave a besoin, ce nombre pouvant évoluer au cours du temps, par exemple en cas de changement de topologie du réseau ou en cas d'augmentation de la capacité d'une station esclave, les extrémités des liens, côté station maître, o une station esclave est susceptible d'être connectée. Une fois ces informations chargées en mémoire 22, un dialogue peut être établi entre le maître et chaque esclave et permet de configurer l'esclave, en particulier pour déclarer à l'esclave les intervalles de temps qui lui sont affectés Le dialogue est établi par l'intermédiaire d'un canal de signalisation affecté à l'esclave et sur lequel celui-ci se met à l'écoute immédiatement après ini- tialisation. Dans la mémoire de chaque unité de brassage est chargé un programme de connexion à la station maître en fonction des ordres reçus de la station maître Ce program- me met en oeuvre un algorithme de connexion qui est indé- pendant de l'existence d'autres esclaves dans le chaînage. Dans le cas o il y a plusieurs liens MIC connectés à l'esclave, l'écoute permet de réaliser la connexion même en cas de panne de certains liens ou tronçons de liens Les collisions sont évitées, puisqu'aucun esclave n'a la même identité qu'un autre. Dans cette réalisation, l'affectation des canaux s'effectue de façon très simple: il suffit que le maître émette, sur les intervalles de temps de rendez-vous corres- pondants aux stations esclaves à utiliser, une demande de connexion. Dans le cas o un canal de signalisation est affecté à chaque esclave, il n'est même pas nécessaire d'effectuer un appel sélectif, car l'information "identité de l'esclave" est déjà représentée par le numéro d'ordre du canal de signalisation Cependant, il peut être préférable de prévoir un appel sélectif, pour des raisons de sécurisa- tion ou de compatibilité avec les protocoles utilisés. L'ordre envoyé par la station maître peut être un ordre d'insertion d'un canal, conduisant à rompre la boucle interne pour ce seul canal, alors que les autres inter- valles de temps restent routés, aussi bien qu'un ordre de déconnexion (ordre de dé-insertion) qui se traduira pour l'esclave concerné par le rétablissement de la boucle in- terne de ce canal L'ordre de déconnexion est donc implici- tement un ordre de routage. Les appels sélectifs ou demandes de connexion seront envoyés par la station maître cycliquement sur ses différentes extrémités de liens, pour pallier les pannes25 éventuelles de certains tronçons Les appels doivent toute- fois être à cadence suffisamment lente pour être compatible avec les rythmes de changement de lien au niveau des esclaves: si par exemple un esclave est susceptible de répondre sur 2 K extrémités de liens raccordées à la station30 maître (c'est-à-dire si l'esclave est susceptible de constituer K boucles internes) et si le rythme de changement de lien au niveau de l'esclave est t, la station maître doit rester pendant un temps supérieur à N t sur un lien (liaison MIC) donné.35 Il faut encore remarquer que le canal de signali- sation reste disponible en permanence: ainsi, à tout moment, la station maître peut donner des ordres à chacune des stations esclaves Par exemple, la station maître peut ordonner à une station esclave de se déconnecter, ce qui réintroduit, dans le chaînage, le canal ou les canaux qui avaient été insérés Ces canaux deviennent donc disponibles pour d'autres stations esclaves. Le canal de signalisation constitue de plus chien de garde S'il vient à disparaître parce que par exemple un lien MIC est rompu, la disparition est détectée par les stations maître et esclaves La procédure de connexion peut alors être réinitialisée sur les liens qui restent disponibles. La disposition qui vient d'être décrite est suscep- tible de variantes En particulier, il est possible de prévoir un seul canal de signalisation, et non pas un canal par esclave Mais dans ce cas l'appel à partir de la station maître doit être sélectif Il existe un risque de collision sur le canal de signalisation et ce risque doit être traité par un protocole approprié. Les indications qui viennent d'être données pour le montage chaîné de la figure 2 sont également valables dans le cas d'un montage en boucle du genre montré en traits pleins sur la figure 3 La station maître est reliée à plusieurs esclaves à partir des mêmes extrémités de lien MIC La transparence de la station maître à l'égard de la boucle est réalisée en gérant, dans la station maître, les liens filaires MIC par association d'une partition de liaison MIC (la partition étant réalisée par un canal ou plusieurs, suivant la capacité nécessaire) à chaque esclave Les partitions évoluent sans signalisation spéci- fique, puisque la station maître est informée du nombre de connexions à effectuer sur chaque esclave et peut les com- mander par le canal qui est affecté à cet effet. En résumé, on arrive ainsi à un fonctionnement en "drop and insert" et avec connexion en boucle ou chaînée de façon transparente pour tout le réseau. La figure 3 montre l'état d'initialisation dans le cas de stations esclaves montées en boucle et ayant plu- sieurs liens MIC avec la station maître: il est alors pos- sible d'effectuer le bouclage de plusieurs façons, la figu- re 3 ne constituant qu'un exemple. On décrira maintenant sommairement, en faisant référence à la figure 4, une constitution possible d'ins- tallation destinée à la radio-téléphonie cellulaire du type prévu par la norme GSM (Groupe Special Mobiles) La station maître 10 montrée en figure 4 est constituée par un commutateur-concentrateur susceptible d'être relié par des liens filaires à des groupes de stations terminales de base constituant les stations esclaves 141, 142, etc Plusieurs commutateurs-concentrateurs sont eux-mêmes reliés par une voie filaire à un commutateur de haut niveau 24, qui n'est pas concerné par l'invention Les quatre stations esclaves 141, 142, 143, 144 montrées en figure 4 sont montées de façon à constituer une boucle reliée à deux entrées MIC de la station maître 10 Chaque station esclave comporte des terminaux TRX destinés chacun à traiter une trame de multiplex temporel Ces terminaux peuvent être reliés à des vocodeurs déportés 28 permettant de multiplexer quatre communications en phonie sur un canal à 64 Kbits/s: chaque TRX n'exige alors que deux canaux. Si on considère à titre d'exemple le cas d'une boucle ayant cinq stations esclaves à deux TRX chacune, vingt canaux sont nécessaires De plus, dans le cas envi- sagé plus haut et considéré comme avantageux o chaque station esclave nécessite un canal particulier de signali- sation, vingt-cinq canaux sont nécessaires: une seule liaison MIC à 2, 048 Mbit/s suffit en utilisant la technique de "drop and insert" alors qu'il faudrait cinq liaison MIC en cas de jonction point à point depuis la station maître 10. Les avantages qui viennent d'être donnés existent aussi bien dans le cas d'un simple chaînage que dans le cas, illustré sur la figure 4, d'une boucle refermée sur la il station maître 10, ce qui exige deux liaisons MIC, dont une destinée à sécuriser le système Pour assurer la même sécu- rité en cas de liaison point à point, il faudrait dix liaisons MIC. Comme on l'a déjà indiqué, chaque station esclave, lorsqu'elle est mise sous tension, effectue un bouclage interne sur tous les canaux de liaison MIC 1, sur tous les canaux du MIC 2, émission sur réception et réciproquement. Chaque station de base, 141 par exemple, rompt seulement la boucle pour l'intervalle de temps de rendez-vous, d'ordre i déterminé Elle écoute cycliquement sur la liaison MIC 1 pendant une durée déterminée, par exemple une seconde, puis la liaison MIC 2 sur le même intervalle de temps, jusqu'à ce qu'elle reçoive un appel L'alternance d'écoute permet de pallier d'éventuels défauts sur une des liaisons. La station maître, ayant été programmée pour gérer les stations esclaves sur les liaisons MIC 1 et MIC 2 déduit, par un algorithme qui peut être le même que dans chaque station esclave, les intervalles de temps de rendez-vous pour chaque station esclave En conséquence, lorsque le maître veut connecter une station esclave d'identification 1 (l étant un numéro de canal autre que zéro) il émet sur la liaison MIC 1, c'est-à- dire périodiquement à la cadence de renouvellement des trames, un appel L'appel est répété, en l'absence de réponse, pendant une durée déterminée, par exemple de deux secondes En l'absence de réponse au bout de ce laps de temps, il effectue l'appel sur la liaison MIC 2 jusqu'à connexion. En principe, en l'absence de panne, la connexion des canaux affectés à une station esclave doit intervenir dès le premier appel sur la liaison MIC 1 Il faut noter que la station maître peut connecter plusieurs stations escla- ves en même temps, par un fonctionnement parallèle, car des canaux différents sont afféctés aux différentes stations esclaves. Une fois une station esclave connectée, la station maltre (dans laquelle est chargée l'information du nombre de TRX géré par chaque station esclave) lui affecte le nombre de canaux nécessaire Cette affectation s'effectue sur la liaison MIC 1 en l'absence de panne En cas de panne sur la liaison MIC 1 ou en cas de rupture de jonction de station esclave, la connexion s'effectue sur la liaison MIC 2 pour la partie en aval de l'emplacement de panne. Dans le cas, donné à titre d'exemple, de cinq stations esclaves du genre montré en figure 4, les cinq stations esclaves se verront affectées cinq partitions disjointes, de chacune cinq canaux dont un pour la signali- sation Il est avantageux d'effectuer l'affectation en utilisant d'abord les intervalles de temps de rang le plus élevé Il reste, avec cinq stations esclaves, cinq inter- valles de temps disponibles; ils permettent par exemple d'ajouter une station esclave supplémentaire 30 à n'importe quel moment Aucune intervention sur les autres stations ne sera alors nécessaire La reconnexion s'effectue de façon automatique, d'abord sur la liaison MIC 1 obligatoirement du fait de la coupure temporaire nécessaire sur la liaison MIC 2 Si la station esclave supplémentaire 30 est insérée entre deux stations esclaves préexistantes, il y aura temporairement liaison par MIC 2 des stations placées en aval de la station insérée. Il n'est pas nécessaire de décrire ici la forme donnée aux messages d'appel ou de transfert de parole, car leur structure peut être classique Il faut seulement noter qu'il est souhaitable que chaque station esclave place, sur le côté de la boucle qui ne sert pas à la communication de signaux utiles avec la station de base, des éléments bi- naires de bourrage groupés suivant une configuration prédé- terminée et reconnaissable. REVENDICATIONS 1 Procédé de communication à transmission de signaux numériques entre une station maître et des stations esclaves sur un réseau comprenant au moins une station maitre munie de liaisons de transmission numérique par multiplex temporel, sous forme d'une trame répétitive de n canaux ou intervalles de temps, avec les stations esclaves constituant un groupe associé aux dites liaisons et ayant chacune un organe de brassage commandable pour insérer un canal quelconque dans la station respective ou passer la station, caractérisé en ce que, pour établir la communi- cation et affecter à chaque station esclave un ou plusieurs canaux d'ordre i déterminé parmi les N canaux et après avoir affecté à chaque station esclave un canal de signali- sation qui lui est propre, (a) on initialise, localement et automatiquement, les organes de brassage de toutes les stations esclaves par association de tous les couples constitués chacun de canaux homologues sur deux liaisons pour passer toutes les stations, puis (b) on provoque les insertions nécessaires pour chaque station par émission, sur le canal de signalisation de la station esclave respective et à partir de la station maître, d'au moins un ordre de commande d'organe de brassage. 2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que: (c) on provoque une déconnexion éventuelle par en- voi d'un ordre identifiant la station esclave appropriée, ledit ordre de déconnexion constituant un ordre de routage implicite. 3 Procédé selon la revendication 1 ou 2, caracté- risé en ce que l'ordre ou chaque ordre est émis avec une adresse d'identification de la station esclave. 4 Procédé selon la revendication 1, 2 ou 3, carac- térisé en ce que, après initialisation et/ou après une pan- ne, on effectue automatiquement la connexion au maître par un algorithme d'écoute cyclique du canal déterminé qui constitue un intervalle de temps de rendez-vous sur chacun des multiplex raccordés à l'esclave. Installation de communication à transmission de signaux numériques comprenant au moins une station maitre munie de liaisons de transmission numérique avec des stations esclaves par multiplex temporel, sous forme d'une trame respective de N canaux ou intervalles de temps, les stations esclaves constituant au moins un groupe associé auxdites liaisons et ayant chacune un organe de brassage commandable pour soit insérer un canal d'ordre i déterminé dans la station respective, soit le router en passant la station, caractérisé en ce que chaque organe de brassage et la station maitre contiennent une identification d'un canal de signalisation affecté à l'organe de brassage; les organes de brassage de toutes les stations esclaves contiennent des moyens d'association de tous les couples constitués chacun de canaux homologues sur deux liaisons de façon à passer toutes les stations et à effectuer un routage complet; la station maître est prévue pour émettre, sur le canal de signalisation de chaque station esclave respective, l'ordre d'insertion du canal ou des canaux à affecter à la station.