Brevet FR2693862A1 — publié le 19940121

PROCEDE ET DISPOSIIF DE T R A N S M I S S I O N A D I S T A N C E D'INFORMATIONS AU MOYEN D'ONDES HERTZIENNES" L'invention concerne un procedé de transmission à distance d'informations au moyen d'ondes hertziennes, et un dispositif pour la mise en oeuvre dudit procédé. L'invention s' applique plus particulièrement à la transmission d'informations numérisées en mode local c est-à-dire entre des émetteurs et des récepteurs d'informations numériques éloignés d'une distance inferieure à 500 m. On cannant des dispositifs de liaisons par radio de microordinateurs ou appareils analogues constituant un réseau local de transmission sans fil représenté aux figures lA à 1C. Ces dispositifs de transmission sans fil connus possèdent plusieurs fonctions telle que : - la consultation de répertoires distants: d'un poste représenté à la figure 1A, on consulte les répertoires de n'importe quel autre poste, par exemple du type représenté à la figure 1B ou la figure 1C. - le transfert de fichiers: à partir d'un poste quelconque, on transfère des fichiers en direction ou en provenance de n'importe quel autre poste. Ces transferts sont exécutés en tache de fond : cela signifie que si le poste "1Aw transfère des fichiers vers le poste "1B", ce dernier poste peut etre utilisé normalement durant les transferts. - le partage de périphériques : les postes reliés peuvent partager les imprimantes, tables traçantes ou analogues connectées à chacun d'eux. Les conflits d'utilisation des périphériques sont gérés par des logiciels prenant en compte les demandes simultanees et transférant en tache de fond les informations à imprimer vers la machine "1A" à laquelle l'imprimante considérée est connectée. On évite ainsi toute immobilisation des machines 1A à lC résultant d'une attente de disponibilité des périphériques d'impression. Le système de transmission connu a une portée utile de 200 mètres environ en champ libre. Dans des immeubles en béton, on observe des portées effectives de l'ordre de 50 à 100 mètres du fait de la presence de murs a traverser. Le système de transmission connu utilise les canaux disponibles pour ce type d'application. Le débit utile lié à la largeur de ces canaux est de 38.000 bauds (bits/seconde), soit environ 4500 caractères par seconde. Le système de transmission connu est un système de transmission par paquets a bande étroite en modulation de fréquence peu sensible aux perturbations radio-électriques. Lorsqu'une transmission est cependant momentanément brouille, le logiciel du système, qui comporte un algorithme de détection d'erreur, retransmet automatiquement les données erronées. La transmission par paquets utilisée, associée à un protocole de retransmission en cas d'erreur, garantit ainsi la parfaite sécurité des données transmises. De plus, les données transmises sont cryptées au moyen d'une clef de cryptage aisement modifiable par l'utilisateur. Sa longueur (8 caractères) rend presque impossible la decouverte de la clef d'un autre utilisateur : il existe, en effet, 2 x 10 9 clefs differentes. Comme il est impossible de decrypter un message transmis sans connattre la clef utilise pour le cryptage, les données transmises sont à l'abri des oreilles indiscrètes. Le système de transmission utilise un ensemble apte à être connecté à un microordinateur ou tout autre systeme de traitement de l'information. Ledit ensemble représenté à la figure 2 comporte une carte 1 implantable dans un microordinateur , un boîtier radio 2 et un logiciel non représenté. Le bottier radio 2, muni d'une antenne télescopique 3, est relié à la carte i par un câble 4 de longueur adaptee. Le logiciel associe comprend un ensemble de programmes pour installer et utiliser la carte 1 et le bottier 2 et, plus généralement, pour faire fonctionner le système de transmission. Pour éviter que les postes d'un réseau local n'émettent en mdme temps, le logiciel utilise un système de jeton : cela signifie qu'un poste, appelé matte, distribue successivement un jeton virtuel aux autres stations. Si une station qui reçoit un jeton n'a rien à dire, elle le renvoie au martre. Si au contraire, elle souhaite transmettre des informations, elle conserve le jeton, effectue ses transferts puis le rend au autre. On évite ainsi tout risque de brouillage par les autres stations du réseau et on garantit une bonne efficacité de transmission même lorsque de nombreux postes ont besoin du réseau simultanément. Un tel système de transmission connu est par exemple du type commercialisé sous la dénomination RADIO LINK par la Société de droit français TXCOM et comporte notamment les éléments et caractéristiques suivantes - une carte 1 implantable dans un microordinateur contenant un processeur de la famille 8051 cadencé à 12MHz, 16K0 de REPROM et un contrôleur de communications série. - un bottier externe au microordinateur contenant lçémetteurXrecepteur radio à synthèse de fréquence fonctionnant autour de 224 MHz. Ce bottier est relié à la carte 1 par un câble 4 en nappe de 9 conducteurs. Ce câble 4 assure également l'alimentation du bottier radio 2 muni d'une antenne télescopique 3 orientable. - un ensemble de logiciels assurant les fonctions suivantes a) module résident assurant la gestion des files d'attente d'impression et la connexion du poste au réseau en tâche de fond, b) logiciel applicatif de transfert de fichiers, c) logiciel de redirection des impressions et de contrôle des files d'attente. d) logiciel de transfert de fichiers à partir de lignes de commande DOS ou de fichiers PATCH. e) logiciel d'installation du réseau. On connaTt également des appareils portables de communication de données par radio à frequences d'émission et de réception synthétisées par exemple dans la bande des 223,6 à 225 MHz. De tels appareils autonomes représentés à la figure 3 comportent de façon optionnelle une alimentation embarquée du type batterie Cd/Ni rechargeable, une antenne 5 souple du type quart d'onde, un interrupteur de marche/arrêt et des témoins lumineux de mise sous tension et de bon fonctionnement. Ces appareils comportent une interface de connexion RS 232 asynchrone et sont aptes à assurer en modulation FUSA' une vitesse de transmission radio de 38.000 bauds (bits/seconde). Ces appareils sont par exemple du type RF 120 ou RF 121 fabriqués par la Société de droit français TXCOM et ayant les spécifications logicielles suivantes système de transmission par paquets (128 caractères ASCII en version standard), format des messages paramétrable par l'utilisateur, détection des erreurs par code à redondance cyclique et protocole de retransmission automatique en cas d'erreur, cryptage des données garantissant la confidential ité des informations transmises. Ce type d'appareil connu autorise la communication en temps réel entre divers équipements (terminal d'atelier, terminal portable, décodeur code barre, automate ou balance, par exemple) et un central informatique equipe d'un poste émetteur -récepteur unique. Ces appareils et dispositifs connus précités donnent satisfaction pour la constitution de reseaux locaux d'étendue faible ou moyenne , mais des problèmes de portee sont rencontrés lorsque liron veut utiliser ces materiels pour des installations industrielles de fabrication ou de stockage de grande etendue pour des applications telles que, par exemple - une gestion de production centralisée comportant notamment une gestion des flux informations et matières en temps réel ainsi qu'une intégration des moyens mobiles de production tels que chariots élévateurs ou chariots filoguidés notamment, - la mesure et le contrôle de qualité en continu sur channe de fabrication en usine ou en atelier de maintenance, grâce à une liaison interactive entre le contrôleur muni d'un module de communication sans fil et le système de traitement de l'information. L'invention a pour but de permettre une couverture integrale en transmission d'une installation industrielle du type usine de fabrication, magasin de stockage ou analogue, de manière à permettre une liaison en temps reel de modules radio portables ou transportables avec un ordinateur central ou moyen de programmation et de planification analogue, en tout endroit de ladite installation. L'invention a pour objet un procédé de transmission à distance d'informations, au moyen d'ondes hertziennes, a l'aide d'une pluralité de modules fixes d'émission et de réception, en utilisant à 1 'intérieur d'un espace prédéterminé une fréquence d'émission unique, caractérise en ce que le procédé comporte les étapes suivantes - diviser ladite pluralité de modules fixes en plusieurs groupes d'émission simultanée, - faire émettre les modules fixes d'un groupe donne en meme temps, les modules fixes des autres groupes n'émettant pas pendant la durée (T) de communication dudit groupe donné. Selon d'autres caractéristiques de l'invention : - un groupe d'émission simultanée est constitué par un module fixe unique, - la transmission d' informations est effectuée en modulation de fréquence, - la transmission d'informations est effectuee en modulation de phase. - la transmission d'information est effectuée en modulation d'amplitude. L'invention a également pour objet un dispositif pour la mise en oeuvre du procedé qui comporte - un ordinateur central ou analogue relié par liaison filaire à une pluralité de modules fixes munis d'antennes orientables aptes à émettre vers des modules mobiles munis d'antennes de réception et aptes à circuler dans un espace prédéterminé. Selon d'autres caractéristiques de l'invention, ce dispositif comporte en outre un concentrateur radio apte à servir d'interface entre 1 'ordinateur central et les modules fixes, ce concentrateur radio comportant, par exemple, une ou plusieurs cartes d'interface permettant de le e relier par liaison fil aire aux modules fixes de transmission , la liaison filaire étant, par exemple, une liaison serie alimentant et commandant un groupe de modules fixes de transmission. L'invention sera mieux comprise grace à la description qui va suivre donnee à titre d'exemple non limitatif au regard des dessins annexés dans lesquels Les figures 1A, 1B, 1C, 2 et 3 représentent des vues schématiques relatives à l'art anterieur et decrites dans 1 'exposé précédent de l'art antérieur. La Figure 4 représente une vue schématique d'un dispositif selon l'invention, La figure 5A représente schématiquement une vue partielle d'un dispositif selon l'invention. La figure 5B représente un chronogramme d'un procede de l'rt anterieur. La figure 6 représente un chronogramme d'un procédé selon l'invention. La figure 7 représente un chronogramme d'un procédé selon l'invention d'un mode de réalisation préféré. En référence à la Figure 4, un dispositif selon l'invention comporte un ordinateur central 6, par exemple un microordinateur ou un miniordinateur. L'ordinateur central 6 ou analogue est relié par fil ou réseau filaire 7 à un concentrateur radio 8 apte à servir d'interface entre l'ordinateur central 6 et des modules de transmission fixes 11. Le concentrateur radio 8 est relié par exemple par une ou plusieurs liaisons série à l'ordinateur central 6 et dispose avantageusement d'entrées/sorties configurables par exemple du type RS 232 ou RS 422, ou du type boucle de courant. Le concentrateur radio 8 comporte éventuellement une ou plusieurs cartes d'interface 10, permettant de le relier aux modules fixes de transmission par fil(s) 9. Les modules de transmission 11 sont, par exemple, des émetteurs-recepteurs radiofréquence à synthese de frequence fonctionnant autour de la fréquence 224 MHz, munis d'une antenne orientable 12 A titre d'exemple, on a représente vingt modules de transmission il installés à poste fixe et reliés par fils 9 par exemple par une liaison série alimentant et commandant à chaque fois un ensemble de cinq modules fixes 11. Les modules fixes Il sont placés à demeure à l'intérieur d'un espace 13 intérieur à une limite 14 l'espace 13 est par exemple une installation industrielle, un magasin de stockage de marchandises ou une grande surface analogue A l'intérieur de l'espace 13, circulent des personnes, des véhicules ou des équipements déplaçables analogues équipés de modules mobiles 15 comportant des antennes 16. Jusqu'a present, on sait, selon la technique connue de l'art antérieur, faire communiquer au moyen d'une seule fréquence, un seul module fixe 11 avec une pluralité de modules mobiles 15 d'émission/reception radio au moyen d'une technique d'émission séquentielle contrôlée dite "à jeton" En référence aux figures 5A et 5B, on a représenté une installation simplifiée à l'intérieur d'un espace prédéterminé 13 ou sont installés à demeure onze modules fixes il repérés par les lettres A à K et reliés par liaison filaire 9 à un ordinateur ou moyen de traitement de donnees numériques analogue. Par souci de clarté, les modules mobiles 15 ne sont pas représentés, mais il est bien entendu que ces modules mobiles 15 peuvent circuler à l'intérieur de l'espace 13 et communiquer avec au moins un module fixe Il. Selon la figure 5B, on applique de manière évidente, le procede de communication de l'art anterieur à la pluralité de modules fixes il en les faisant tous émettre de manière synchronisée sur la même fréquence en direction des modules mobiles. A cet effet, tous les modules A à K émettent simultanément pendant un temps T compris entre 10 ms et 50 ms une trame numérique comportant de préférence un champ de commande et de synchronisation, un champ de données et un champ de validation et de fin de trame. Tous les modules fixes de A à K retransmettent par fil 9 les donnees reçues en réponse du module mobile 15 interrogé au concentrateur radio 8 qui filtre, élimine les redondances et retransmet les données numeriques vers l'ordinateur central 6. Ce procédé de transmission découlant directement de l'art antérieur présente l'avantage d'un temps de reponse minimal égal à celui de l'art antérieur comme on le voit sur la figure 5A, le temps R de répétition du cycle de communication est en effet sensiblement égal au temps de répétition du cycle correspondant à un seul module fixe 11. Cependant, dans la pratique, ce principe n'est viable que si la zone de couverture d'un module fixe est disjointe de toutes les zones de couverture des autres modules fixes. La zone de couverture d'un module fixe, est la surface ou le volume dans lequel un module mobile reçoit les informations émises par le module fixe avec un taux d'erreur compatible avec l'application envisagée. On constate, en effet que, sensiblement à l'intérieur d'une zone grise 17 limitée en tirets sur la figure 5A, la réception simultanée d'ondes issues de deux ou plus modules fixes par un module mobile, peut engendrer des phénomènes d'interférences. Ces phénomènes ne sont gênants qu'aux endroits où les niveaux d'énergie reçus des différents émetteurs sont sensiblement égaux. Ils provoquent une modulation d'amplitude du signal reçu pouvant complètement perturber la transmission en un lieu donné. L'invention se propose de remédier à cet inconvénient grâce au procédé de transmission à distance représenté par le chronogramme de la figure 6. En référence à la figure 6, les modules fixes A à K communiquent séquentiellement dans le temps avec les modules portables de manière à ce qu'un seul module fixe i1 émette à la fois, les autres modules fixes 11 restant silencieux pendant la fenetre de communication de durée T. Dans le procédé selon l'invention, on émet à l'intérieur d'un espace prédéterminé 13 à une seule fréquence prédéterminée f de manière à permettre aux modules mobiles 15 de recevoir en permanence des messages émis à ladite fréquence prédéterminée, f. On évite ainsi les phénomènes de battement en séparant dans le temps les emissions et les fenêtres de communication de durée T des divers modules fixes A à K. Sur commande d'un ordinateur central 6 ou d'un concentrateur radio 8, une trame de type JETON à destination d'un module mobile 15 prédéterminé sera initialement émise par exemple par A. Le mobile 15 étant hors de portée de A, ne peut recevoir correctement cette trame et ne transmet pas de requête ou d'accusé de réception. Le logiciel du concentrateur ne recevant pas de reponse de ce module 15, va essayer plus tard de transmettre le même JETON via le module fixe B. Le module mobile 15 étant dans la zone de couverture de B va recevoir le JETON. Si le module mobile 15 veut transmettre une requête, il lVémet immédiatement après la réception du JETON. Le concentrateur radio reçoit alors la requête du module mobile 15 par les deux modules fixes B et E , si le module mobile 15 se trouve par exemple dans l'intersection des zones de couverture de B et E. Le concentrateur sait à cet instant que ce mobile 15 est dans la zone de B puisqu'il a répondu au JETON émis par B. Il renverra la réponse vers ce mobile 15 de préférence par l'intermédiaire du module fixe B. Ainsi, pour une installation disposant de N modules fixes, on doit attendre au plus N émissions du JETON avant que le bon module fixe ne le reçoive. Il en résulte que, le temps d'établissement d'une liaison est multiplié par N (nombre de modules 11 fixes) par rapport aux temps d'établissement de liaison de l'art antérieur correspondant à un seul et unique module fixe 11 ou au chronogramme de la figure SB. En référence à la figure 7, un mode de réalisation préféré du procédé selon l'invention comporte les etapes suivantes - faire émettre les modules fixes 11 simultanément en groupes d'un ou plusieurs émetteurs à la même fréquence prédéterminée, un seul groupe émettant à la fois, les autres modules fixes 11 des autres groupes restant silencieux. - les groupes de modules fixes ainsi définis sont soumis aux specifications de fonctionnement suivantes 1.- tous les modules au sein d'un groupe émettent simultanément sur la même fréquence; 2.- deux modules pris dans des groupes differents n'émettent jamais ensemble. 3.- l'intersection des zones de couverture de deux modules fixes pris dans le même groupe est nulle. (la zone de couverture d'un module fixe est définie comme étant le volume où une communication entre le module fixe et un module mobile qui s'y trouve est possible). Selon le chronogramme de la figure 7, on a constitué les groupes suivants à partir des modules fixes de la figure 5A - un premier groupe d'émetteurs comportant les modules fixes A, C, I, K. - un deuxième groupe d'émetteurs comportant les modules fixes 8, D, J. - un troisième groupe d'émetteurs comportant les modules fixes E et G. - et un quatrième groupe d'émetteurs comportant les modules fixes F et H. Comme on le voit sur la figure 5A, les émetteurs d'un groupe donne ne provoquent pas d'interférences entre eux du fait qu'ils sont suffisamment séparés du point de vue radioélectrique et du fait que leurs zones de couverture radioélectrique n'ont pas d'intersection géographique. Dans la pratique, on constate de manière surprenante que le nombre de groupes d'émetteurs simultanés à constituer ne dépend pas de la taille de l'espace 13 et que le nombre de ces groupes est généralement inférieur à six. Grâce au mode préféré de réalisation du procédé selon l'invention, le temps d'établissement d'une i ai liaison est ainsi au plus égal à six fois le temps d'établissement d'une liaison de l'art anterieur. Le dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention décrit en référence aux figures 6 et 7 a été décrit en référence à la figure 4 : bien entendu, l'invention s'applique également au cas où l'ordinateur central 6 joue le rôle de concentrateur 8 et en cas de plusieurs concentrateurs 8. L'invention applique également à une pluralité d'espaces 13, à chacun desquels on affecte une fréquence prédéterminée. Si deux espaces 13 sont voisins au point que des zones de couverture puissent interférées, on affecte au premier espace une première fréquence prédéterminée différente de la deuxième fréquence prédéterminée affectée au deuxième espace. Dans ce cas, on prévoit que les modules mobiles 15 passant du premier espace au deuxième espace changent de fréquence au moment du passage en passant de ladite première frequence à ladite deuxième fréquence, ou réciproquement : on applique avantageusement à cet effet au module mobile la sélection logicielle de fréquence de l'art antérieur des dispositifs RF 120 ou RF 121 fabriques par la Société de droit français TXCOM. Bien que décrite en référence à un mode de transmission par modulation de frequence, l'invention s'applique également aux autres types connus de modes de transmission, en particulier à un mode de transmission par modulation d'amplitude ou de phase. REVEND I CPtT I ONS 1.- Procédé de transmission à distance d'informations au moyen d'ondes hertziennes, à l'aide d'une pluralité de modules fixes d'émission et de réception, en utilisant à l'intérieur d'un espace prédéterminé une fréquence d'émission unique, caractérisé en ce que le procédé comporte les étapes suivantes - diviser ladite pluralite de modules fixes (Il) en plusieurs groupes d'émission simultanée, - faire émettre les modules fixes (Il) d'un groupe donné en même temps, les modules fixes (11) des autres groupes n'émettant pas pendant la durée (T) de communication dudit groupe donné. 2.- Procédé selon la revendication 1 caractérise en ce que un groupe d'émission simultanée est constitué par un module fixe (11) unique. 3.- Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque groupe d'émission simultanée est constitué par un module fixe (11) unique.(A à K). 4.- Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la transmission d'informations est effectuée en modulation de fréquence. 5.- Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la transmission d'informations est effectuee en modulation de phase. 6.- Procédé selon l'une des revenciations 1 à 3, caractérisé en ce que la transmission d'informations est effectuée en modulation d'amplitude. 7.- Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérise en ce qu'il comporte - un ordinateur central (6) ou analogue relié par liaison filaire (7, 9) à une pluralité de modules fixes (11) munis d'antennes (12) aptes à emettre vers des modules mobiles (15) munis d'antennes de reception (16) et aptes à circuler dans un espace prédéterminé (13). 8.-Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un concentrateur radio (8) apte à servir d'interface entre l'ordinateur central (6) et les modules fixes (11). 9.-Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que le concentrateur radio (8) comporte une ou plusieurs cartes d'interface (10) permettant de le relier par liaison filaire (9) aux modules fixes (11) de transmission. 10.-Dispositif selon 7'une quelconque des revendications 7 à 9, caractérisé en ce que la liaison filaire (9) est une liaison série commandant un groupe de modules fixes (11) de transmission.