Brevet FR2805419A1 — publié le 20010824

DESCRIPTION Le premier objectif du "TUB" (Terminal Universel Banalisé) est l'enseignement secondaire gratuit pour toute personne dans le monde, grâce au Livre d'Etude rendu lui même gratuit. Ce sont le poids (300 g) et le prix (300 F) de ce terminal très optimisé à cet effet, qui en constituent les points les plus déterminants. Mais en fait le TUB est d'un usage très vaste, à la fois pour tout l'enseignement, à l'école, à l'université ou en formation continue, où il supprime la nécessité du livre d'étude ou du polycopié, chers, lourds et encombrants, que pour le travail courant en entreprise, ou bien l'étude chez soi. Le TUB permet en pratique de partager un PC ordinaire à 5000 F équipé de "Windows" (marque déposée) entre 10 ou 100 personnes, dans la mesure où l'on n'a besoin que d'une qualité d'affichage simple, comme celle d'un livre ordinaire, sans photos ni illustrations sophistiquées, comme c'était le cas avec le PC avant Windows. Les documents nécessaires sont chargés par Internet sur le PC, d'où se fait alors la consultation, l'exploitation locale, au moyen du logiciel universel TTG résidant sur le PC. Le TUB constitue d'ailleurs en outre, grâce à ce dernier logiciel, le terminal Web semi graphique le plus économique, et une solution également quasi gratuite de suite bureautique et de gestion intégrée très correcte. Le TUB se présente comme une plaque fine de 25 cm de large sur 25 cm de haut. Le clavier occupe une hauteur de 5 cm en bas. Le reste est occupé par l'écran à cristaux liquide. Il s'agit donc strictement de la fabrication d'une calculette, avec un écran élargi et un clavier complet. Comme pour cette dernière, mais contrairement à l'ordinateur portable, 10 fois plus lourd et 20 fois plus cher, il n'y a qu'un tout petit processeur et l'alimentation se fait principalement par capteurs solaire et petites piles rondes de 1,5 volts. II s'agit en effet d'un simple terminal d'affichage et de saisie. La communication avec le PC a lieu par une liaison radio telle que celle qui est utilisée désormais couramment pour les combinés téléphoniques portables d'intérieur. Le débit numérique envisagé sur cette distance très courte est de 64 KBits/s, soit une temps de transmission d'une page écran texte inférieur à 200 ms. Le dispositif de réception gère les liaisons simultanées selon le principe d'un réseau local, mais avec un protocole économique très simple ("TUB-PAS", Protocole Aléatoire Simplifié) adapté à la spécificité d'un terminal de type écran-clavier, c'est à dire dissymétrique, discontinu et à très faible bande passante. Le protocole distingue ainsi en particulier deux canaux, qu'il multiplexe, l'un dédié à l'échange instantané et bidirectionnel de caractères isolés fréquents et sporadiques (ou quelques caractères), l'autre à l'envoi vers le terminal d'une page écran complète, rare mais intense, et qui ne doit pas pertuber le précédent. Ce dispositif concentrateur (hub en anglais) (le "TUB-HUB") est soit un boîtier externe sur port série, port USB, ou connectable lui même sur un réseau Ethernet, soit une carte pour PC. Moyennant l'adjonction sur le PC d'un logiciel pilote ("driver"), cette partie "hardware" du dispositif fournira, "inclura", donc la fonctionnalité de terminal série standard. Les choix originaux ci-dessus correspondent aux optimisation exigées par le coût et le poids très faibles nécessaires dans l'optique d'un usage bien particulier de visualisation (et de mise à jour) de pages. Une autre partie est constituée d'un logiciel résidant sur le PC permettant de lancer le logiciel "TTG" (marque déposée) et d'en rediriger les entrées- sorties vers ce terminal via les deux canaux ci-dessus. Le côut de fabrication ne devrait pas dépasser 100 F pour le terminal, et le dispositif central devrait revenir à envirion 600 Francs, licences comprises, en version de base pour une dizaine d'utilisateurs. Des déclinaisons plus luxueuses dont évidemment envisageables. Ce protocole est optimisé pour réduire au maximum l'électronique du TUB, dont le rôle est d'afficher une page de 24 lignes et 80 colonnes. La Trame de réception est complétement définie. Une Synchro toutes les secondes environ, puis toute la suite derrière en mode synchrone, avec échantillonnage en milieu de bit après démodulation. 5 caractères pour des commandes, suivi de 24 fois 80 caractères, soit 1920 caractères. Sur une durée prévue de 200 ms. Pour la partie commande Code de session, suivi du Code d'opération, suivi des données. Pour la partie page, code de session puis la page en contigu, sans contrôle en retour. Comme pour Ethemet, on écoute et on envoie si personne ne parle déjà. La vérification se fait par contre par la trame de réception au moyen d'un code correcteur transmis lors de l'envoi, la comparaison du signal émis avec celui présent sur le média, généré par le répéteur, étant trop compliquée. Si la vérification est mauvaise ou tardive on recommence un peu plus tard, après un temps aléatoire. Les messages sont en effet très courts et rares. Le délai aléatoire de renvoi a été calculé par le concentrateur et transmis avec le code session. L'affectation du numéro de session par le concentrateur se fait en lui envoyant une identificateur temporaire aléatoire de 4 octets basé sur un reste de division du temps d'horloge (celle-ci incrémente simplement continuement un registre de 32 bits). Le numéro de session affecté en retour sera sur un octet (256 utilisateurs) ou deux (64536 utilisateurs). Pour les données de page, on affiche "bêtement" à partir de en haut à gauche. En réception de commande au départ on n'aura rien, en dehors de la vérification de code correcteur d'un message émis précédemment vers le concentrateur. Le jeu de commandes va s'étendre ultérieuremment, afin d'implémenter progressivement toutes les fonctionnalités d'affichage d'un écran série ainsi que des possibilités d'optimisation réduisant toujours plus le débit. En émission essentiellement les chaînes de caractères de recherche de page et la position du curseur, celle-ci permettant de descendre dans l'arborescence de pages, selon le principe du clic de souris (ici position du curseur actionné par des flèches du clavier). La description ci-dessus correspond à une électronique extrèmement simple, composée de quelques registres et portes logiques. Ce qui n'interdit cependant pas une programmation élémentaire complémentaire du processeur tel qu'utilisé pour une calculette. On effectuera une simple modulation d'amplitude à priori suffisante pour une transmission à 64 Kbits/s sur une porteuse de 1 GHZ ou plus. Le démodulateur sera en conséquence extrêmement simple aussi. L'exigence de qualité ici est faible, de par la faible distance et la nature du signal. Afin de ne pas avoir d'alimentation sur le terminal, sachant que le PC peut être éloigné de plusieurs mètres voire dans certains cas centaines de mètres, on introduit des répéteurs amplificateurs avec décalage de fréquence, se présentant comme une petite fiche connectée directement sur le secteur, comme les "antimoustiques" électriques. La fréquence est déterminée par le PC parmi 16 ou 32 possibles, dont il prend la première disponible en écoutant sur chacune d'elle. Il transmet cette fréquence à ses répéteurs, sur une fréquence fixe affectée à cet usage. Pour cela chaque répéteur dispose en mémoire de l'identifiant absolu du concentrateur sur 6 octets selon le principe Ethernet. Le chargement de cet identifiant se fait par une transmission radio à très courte portée (fréquence dédiée et faible puissance). Ceci afin de simplifier au maximum le répéteur et l'opération d'affectation elle même. Une pile permet de conserver ce numéro sur une durée limitée. La conception d'écran à cristaux liquides permet d'envisager une réduction très forte du prix des écrans à cristaux liquides grâce à une parfaite homogénéité du schéma multipliant la cellule de base permise par et ajoutée à la suppression de la connectique d'adressage. Les 8 pixels d'une ligne sont connectés à un bus vertical de données sur 8 bits, et les 16 lignes sont connectées aux 16 éléments d'un registre à décalage de jeton, le jeton activant la ligne devant être renseignée par l'octet présent sur le bus. Chaque porte AND de la ligne positionne alors sa bascule. Ceci représente donc un taux d'intégration excessivement modeste, la technique de réalisation en CMOS permettant une consommation minimale et permettant a priori de regrouper simplement pour ce cas d'usage les fonctions ET et la mémorisation. A un instant t, seul est actif 1 élément sur les n x 16 éléments de ces registres mis bout à bout, où n est le nombre total de caractères constituant la surface, le dernier élément de chaque registre étant connecté au premier du suivant. Lors de l'affichage le jeton circule du premier au dernier élément de cette longue chaine. L'opération de décalage ne concerne que l'élément possédant le jeton et le suivant, soit une consommation nulle. La logique et le cablâge sont donc réduits à quasiment rien, la consommation globale est minimale et la vitesse d'affichage maximale. Un autre jeton parcourt les 16 lignes du caractère modèle transféré, adressé par son code ascii. Afin de ne pas avoir d'épaisseur horizontale entre les pixels, on pourra répartir en 8x1 le bus horizontal de données alimentant le bus vertical de chacune des 8 colonnes. Deux connexions supplémentaires du bus permettent le décalage du jeton par unité de ligne dans la verticale ou de colonne dans l'horizontale, permettant ainsi un positionnement X,Y en quelques sauts, et donc instantané. Malgré la fonction caractère prioritaire du terminal, il sera possible d'effectuer du graphisme simple, utile pour l'enseignement technique en particulier, et ce en "préparant" une zone mémoire supplémentaire non figée comme l'est la PROM ASCII, zone dans laquelle on aura transféré le graphe préparé sur le PC. Ce graphisme s'étendra sur une surface typique de dimension 8 x 16 caractè res. Cette plage sera affichée exactement selon le principe précédent, la source seule différant. (L'usage de compression sera bien sûr envisagée pour la transmission du graphe par la suite). Ces cellules peuvent être groupées e pavées de 2x8 ou 4x8 avec des connecteurs latéraux males en bas et à droite et femelle en haut et à gauche comportant un bus réduit et complet (données, horloge, alimentation, RAZ, décalage etc...) permettant ainsi une constitution de surface selon le principe des dominos. Les valeurs numériques sont susceptibles d'évolution. De plus, d'autres formes de modulation classiques (MPSK, QAM) pourront éventuellement être envisagées par la suite. L'émission de puis le terminal est de nature aléatoire comme pour ethernet. REVENDICATION Un procédé de communication sans fil destiné à fonctionner entre plusieurs terminaux d'affichage et un microordinateur par l'intermédiaire d'un appareil appelé concentrateur, dispositif caractérisé en ce qu'il permet un échange optimisé pour l'affichage de simples pages de textes comprenant 24 lignes de 80 caractères environ, et caractérisé en outre en ce que la trame de Réception ( 5 caractères de commande environ suivis ou non de 1920 caractères) reçue par le Terminal est de type synchrone (resynchronisation toutes les 3 secondes environ) avec échantillonnage en milieu de bit après démodulation, soit 200 ms environ à 64kb/s (porteuse dans la gamme des 1 Ghz environ et modulation d'amplitude simple ou MPSK ou QAM), la partie commande comportant un code de session suivi d'un code d'opération, et caractérisé en outre en ce que l'émission par le Terminal vers le concentrateur est de type aléatoire comme pour Ethernet (on écoute et on envoie si personne n'émet déjà), la vérification se faisant par la trame de réception renvoyant un code correcteur, un nouvel envoi effectué après un délai aléatoire calculé par le concentrateur et transmis avec le code de session en début de session ayant lieu en cas d'échec, et caractérisé en outre en ce que l'affectation du numéro de session (deux octets soit 64536 utilisateurs) par le concentrateur a lieu sur la base d'un identificateur temporaire aléatoire transmis par le terminal obtenu à partir de l'horloge de celui- ci, et caractérisé en outre en ce que des répéteurs amplificateurs avec décalage de fréquence, se présentant comme de petites fiches directement connectées sur le secteur électrique de la pièce, évitent d'avoir une alimentation sur le terminal qui peut se trouver éloigné de plusieurs mètres voire dans certains cas centaines de mètres du concentrateur, et caractérisé en outre en ce que la fréquence de la porteuse est choisie par le concentrateur parmi 16 ou 32 possibles, dont il prend la première disponible en écoutant sur chacune d'elle, cette fréquence étant transmise aux répéteurs dépendant du concentrateur sur une fréquence spéciale réservée à cet usage, chaque répéteur disposant pour cela en mémoire d'un identifiant absolu selon le principe des cartes Ethernet, le chargement de cet identifiant depuis le concentrateur se faisant par une transmission radio à très courte portée, une pile permettant ensuite de conserver ce numéro.