Brevet FR2958475A1 — publié le 20111007

Système de contrôle L'invention concerne un système de contrôle d'un groupe de dispositifs comprenant un réseau de noeuds interconnectés dans une topologie afin de former un réseau maillé et un coordinateur permettant de communiquer avec les noeuds dans le réseau. Etat de l'art Dans le domaine de l'informatique, les différents éléments d'un réseau peuvent être interconnectés de plusieurs façons différentes afin de permettre une communication entre ces éléments. Une topologie spécifique pour connecter les différents éléments d'un réseau est la topologie connue sous le nom « MESH ». Le terme « MESH » est un terme anglais signifiant maille ou filet. La topologie « MESH » est une topologie de réseau qualifiant les réseaux qui peuvent être filaires ou sans fil, au sein desquels tous les hôtes sont connectés de proche en proche sans hiérarchie centrale. Grâce à la topologie « MESH », une structure est réalisée en forme de filet. Un avantage majeur d'une telle topologie réside dans le fait que celle-ci rend un réseau redondant. Cela signifie qu'en cas de panne de l'un des éléments du réseau, un point sensible est évité et la panne dudit élément ne coupe pas la connexion d'une partie du réseau avec une autre partie dudit réseau. Si un élément du réseau se retrouve hors service, les éléments voisins sont disponibles pour prendre le relais et s'assurer que la connexion entre une entrée donnée et une sortie donnée est maintenue.30 L'utilisation d'une topologie « MESH » dans un réseau présente l'avantage d'une très grande flexibilité de ladite topologie pour créer le réseau. Lorsque le réseau est en place, celui-ci peut aisément être élargi. En théorie, la quantité de noeuds dans un réseau est infinie. Par ailleurs, la topologie « MESH » permet un déploiement rapide et simplifié, permet une grande évolutivité de la couverture et offre, de par son maillage, une tolérance importante aux pannes et aux interférences, ce qui réduit de façon significative les coûts d'installation et d'exploitation de ces réseaux. Dans l'art antérieur, un réseau obtenu en appliquant la topologie « MESH » est appelé « réseau maillé ». Les réseaux maillés qui sont connus dans l'art antérieur sont utilisés pour transmettre une certaine quantité de données d'une première localisation vers une deuxième localisation. Les différents noeuds qui, ensemble, forment le réseau sont placés à des endroits géographiquement séparés et les données sont transmises à partir d'une entrée vers un premier noeud dans le réseau. A partir de ce premier noeud, les données sont transmises vers un deuxième noeud voisin du premier noeud etc., pour arriver in fine à leur destination finale. Comme indiqué ci-dessus, si certaines connexions entre certains noeuds ne sont plus disponibles, les données peuvent suivre un chemin alternatif et l'arrivée à destination de ces données est assurée.30 Résumé de l'invention Le but de la présente invention consiste à utiliser la flexibilité et la redondance d'un réseau utilisant la topologie « MESH » afin de transmettre des instructions à un groupe de dispositifs. L'objet de la présente invention concerne, en premier lieu, un système de contrôle d'un groupe de dispositifs, comprenant : - un réseau de noeuds interconnectés dans une topologie pour former un réseau maillé, et un coordinateur permettant de communiquer avec les noeuds dans le réseau, dans lequel chaque dispositif est connecté à un noeud dans le réseau, dans lequel chaque noeud comprend : un récepteur permettant de recevoir une instruction, un instructeur permettant de transférer une instruction vers le dispositif connecté au noeud, et un transmetteur permettant de transmettre l'instruction vers un noeud voisin. Un avantage majeur du système de contrôle selon l'invention réside dans le fait que le contrôle / l'activation d'un grand nombre de dispositifs peut être géré(e) en transmettant une instruction à l'un des noeuds faisant partie du réseau, ladite instruction étant ensuite transmise de ce premier noeud vers le noeud voisin afin de s'assurer que tous les différents noeuds faisant partie du réseau reçoivent ladite instruction. 3 Dans le texte, le mot « instructeur » a été utilisé pour faire référence à un moyen permettant de transférer une instruction vers le dispositif connecté au noeud. Selon un mode de réalisation préféré, le réseau maillé est basé sur une communication sans fil. La communication entre les différents noeuds étant réalisée sans fil, la connexion physique entre les différents noeuds faisant partie du réseau n'est pas nécessaire. En d'autres termes, un groupe important de dispositifs peut être contrôlé grâce à un coordinateur sans que les dispositifs eux-mêmes soient liés audit coordinateur. Les différents noeuds du système peuvent communiquer entre eux grâce à tous les moyens adaptés. Selon un mode de réalisation préféré, le réseau maillé est basé sur une communication sans fil dans la bande ISM. L'utilisation d'une communication sans fil dans la bande ISM présente plusieurs avantages. Les bandes ISM (Industriel, Scientifique et Médical) sont des bandes de fréquence qui ne sont pas soumises à des réglementations nationales et qui peuvent être utilisées librement (gratuitement et sans autorisation) pour des applications industrielles, scientifiques et médicales. En cas d'utilisation des bandes ISM, les seules obligations à respecter sont la puissance d'émission, les excursions en fréquence et la perturbation des fréquences voisines. Les champs d'application typiques sont les dispositifs Bluetooth, les réseaux sans fil (Zigbee et Wlan), les télécommandes et liaisons domestiques. Dans un mode de réalisation préféré, les noeuds possèdent la capacité de transmettre les données « retour » vers le coordinateur. Dans un système de contrôle (ou de gestion) de dispositifs, il est très utile de pouvoir envoyer non seulement des instructions d'un coordinateur vers les différents noeuds, afin de transmettre in fine lesdites instructions aux dispositifs connectés aux noeuds, mais également de réceptionner les « retours » des dispositifs faisant partie du système selon l'invention via les noeuds. Dans le cas où, par exemple, un des dispositifs du système ne fonctionne plus ou fonctionne de manière incorrecte, il est important que cette information puisse être transférée d'un noeud connecté à ce dispositif vers le coordinateur. Après réception de cette information, grâce à l'utilisation du coordinateur qui transmet et/ou traite ladite information, des mesures permettant de dépanner ou de remplacer le dispositif défectueux peuvent être prises. Selon un mode de réalisation préféré, au moins un noeud est pourvu d'un capteur permettant de capter des informations concernant le dispositif lié au noeud. La présence d'un capteur peut aider à contrôler le mode de fonctionnement d'un dispositif lié à un noeud. Grâce à ce capteur, les informations, par exemple concernant le vieillissement du dispositif lié au noeud, peuvent être récupérées et transmises au coordinateur. Ainsi, ce capteur permet notamment de récupérer des informations relatives à un disfonctionnement du dispositif. Selon un mode de réalisation préféré, au moins un noeud est pourvu d'un capteur permettant de capter des informations concernant l'environnement dans lequel se trouve ledit noeud. De nombreux avantages résultent de l'utilisation d'un capteur pour récupérer des données relatives à l'environnement dans lequel ledit capteur est placé. A titre d'exemple, il est possible de récupérer des données relatives à l'influence directe de l'environnement sur le dispositif et les conséquences éventuelles sur le fonctionnement de ce dispositif. Autre exemple, le capteur utilisé pour récupérer des informations relatives à l'environnement peut également être utilisé pour faire réagir le dispositif sur les circonstances spécifiques du lieu où se situe le noeud. Dans le cas où le dispositif connecté au noeud se présente sous la forme d'une lampe, le capteur permet de contrôler la luminosité d'un endroit spécifique et d'allumer (ou éteindre) la lampe en fonction des informations récupérées grâce audit capteur. Selon un mode de réalisation préféré, le système comprend un élément de gestion central connecté au coordinateur du réseau pour contrôler et coordonner les instructions envoyées vers les noeuds et pour contrôler et coordonner les « retours » reçus des noeuds dans le réseau. Selon l'invention, il est important de pouvoir contrôler l'ensemble des instructions à transmettre aux différents noeuds faisant partie du réseau et d'analyser les informations transmises par les noeuds au coordinateur. Afin d'effectuer ces fonctions, il est possible de connecter le coordinateur à un élément de gestion central qui peut être un élément électronique, tel qu'un ordinateur ou un processeur ou qui peut permettre une interaction humaine. Selon un mode de réalisation préféré, l'élément de gestion central est connecté au premier coordinateur du premier réseau et au deuxième coordinateur du deuxième réseau, permettant de contrôler et de coordonner les instructions transmises vers le noeud dans le premier réseau et dans le deuxième réseau, et permettant de contrôler et de coordonner les « retours » reçus des noeuds dans le premier réseau et le deuxième réseau. Selon un mode de réalisation préféré, la connexion entre l'élément de gestion central et le ou les coordinateur(s) est filaire. Selon un mode de réalisation préféré, la connexion entre l'élément de gestion central et le ou les coordinateur(s) est sans fil. Dans le cas où les connexions entre l'élément de gestion central et le ou les coordinateur(s) est sans fil, il est possible d'obtenir la connexion grâce à un protocole tel que le GPRS. Selon un mode de réalisation préféré, le dispositif est formé d'une lampe. L'invention concerne, dans un deuxième temps, un noeud pour le réseau du système selon l'invention. L'invention concerne, dans un troisième temps, un procédé permettant de transmettre des instructions vers un groupe de dispositifs, dans lequel le procédé comprend les étapes suivantes : connecter chaque dispositif du groupe à un noeud, interconnecter les noeuds en utilisant une topologie pour créer un réseau maillé, transmettre au moins une instruction vers un premier noeud, transférer ladite au moins une instruction de ce premier noeud vers le dispositif connecté à ce premier noeud pour permettre au dispositif d'effectuer l'action qui correspond à cette instruction, et transmettre les instructions de ce premier noeud vers un noeud voisin afin de réaliser une action avec le dispositif connecté à ce noeud voisin. L'invention concerne aussi un support lisible par un ordinateur comprenant les instructions destinées à réaliser le procédé conforme à l'invention. Brève description des dessins Le but, l'objet et les caractéristiques de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui suit faite en référence aux dessins dans lesquels : la figure 1 représente une partie du système selon l'invention avec un coordinateur, capable de communiquer avec un réseau maillé, comprenant quatre noeuds, la figure 2 montre, de façon générale, le système selon l'invention, et la figure 3 montre, de façon schématique, les différentes étapes du procédé selon l'invention. La figure 1 montre une partie du système de contrôle d'un groupe de dispositifs selon l'invention. Le système de contrôle selon la figure 1 comprend un réseau 100 de noeuds. Dans la figure 1, quatre noeuds sont indiqués sous les numéros de référence 101, 102, 103 et 104 et sont interconnectés grâce aux liaisons 110, 111, 112, 113, 114 et 115 pour former un réseau maillé avec les noeuds 101, 102, 103 et 104. Le réseau maillé ainsi obtenu grâce à l'utilisation des connexions 110 à 115 utilise une topologie redondante et flexible, assurant que la communication entre les différents noeuds 101 à 104 dans le réseau 100 est maintenue même si une ou plusieurs des connexions 110 à 115 n'est plus disponible. Chaque noeud 101 à 104 est connecté à un dispositif indiqué sous les numéros de référence 151, 152, 153 et 154. En figure 1, les dispositifs 151 à 154 se présentent sous la forme de lampes. Il faut comprendre que la forme d'une lampe est utilisée afin d'illustrer la présente invention sans en limiter, en aucune manière, la portée. En effet, les dispositifs 151 à 154 peuvent être tout autre dispositif tel que présenté ci-dessus. Les noeuds 101 à 104 sont ainsi pourvus de capteurs 161 à 164. Lesdits capteurs 161 à 164 sont spécifiquement adaptés pour récupérer les informations des dispositifs 151 à 154 auxquels ils sont connectés. Les noeuds 101 à 104 sont ainsi pourvus de capteurs 171 à 174 permettant de récupérer des informations pertinentes et relatives à l'environnement (à l'endroit) où sont situés les noeuds 101 à 104 et les dispositifs 151 à 154 liés à ces noeuds. Le réseau 100 est connecté grâce à une connexion, par exemple grâce à une connexion sans fil indiqué avec le numéro de référence 15, à un coordinateur 10. Ledit coordinateur 10 est adapté pour transmettre des instructions aux noeuds 101 à 104 du réseau 100. La fonctionnalité du système représenté en figure 1 est comme suit. L'utilisation du coordinateur 10 permet de transmettre des instructions, par exemple, au noeud 101. Les instructions sont ensuite reçues par un récepteur faisant partie du noeud 101. Le récepteur est connecté à un instructeur qui s'assure que les instructions reçues par le noeud 101 sont transférées vers le dispositif 151. Par ailleurs, les instructions reçues par le récepteur du noeud 101 sont transmises, grâce à un transmetteur faisant partie du noeud 101 vers des noeuds voisins 102, 103 et 104, en utilisant les connexions 112, 115 et 110. De cette façon, l'on est assuré que des instructions transmises par le coordinateur 10 vers le noeud 101 sont reçues par l'ensemble des noeuds 101 à 104 faisant partie du réseau 100. La communication utilisée pour assurer les différentes liaisons telles que 15, 110 û 115, tel que représenté en figure 1, sont basées, par exemple sur une communication sans fil dans la bande ISM. Les bandes ISM sont spécifiquement des bandes de fréquences non soumises à la réglementation nationale et qui peuvent être utilisées librement pour des applications industrielles, scientifiques et médicales. Les fréquences à utiliser pour les ISM varient en fonction des pays. La situation des bandes ISM n'est pas uniformément réglée dans le monde. A titre d'exemple, aux Etats-Unis, il existe trois bandes ISM (902- 928 MHz ; 2400-2483,5 MHz et 5080 MHz). En Europe, l'une des bandes de fréquence publiées est entre autres 868 MHz. La seule bande qui est libérée dans le monde entier est la bande de 2,4 GHz. Dans le système selon la figure 1, les noeuds 101 à 104 sont adaptés pour transmettre des données « retour » en direction du coordinateur 10 grâce aux mêmes connexions 15, 110-115. Ces données, transmises des noeuds 101 à 104 vers le coordinateur 10 peuvent comporter des informations spécifiques par rapport aux noeuds 101 à 104 et à leur fonctionnement mais également sur le fonctionnement des dispositifs 151 à 154 liés aux noeuds 101 à 104. Les données transmises par les noeuds 101 à 104 vers le coordinateur 10 peuvent ainsi comporter des informations obtenues à l'aide des capteurs 161 à 164 ou 171 à 174. Le système de contrôle d'un groupe de dispositifs selon l'invention est montré en figure 2, dans lequel la partie montrée en figure 1 est de nouveau visible ainsi des autres réseaux de noeuds 200, 300 et 400. Le réseau 100 est connecté grâce aux connexions 15 avec le coordinateur 10. Le réseau 200 est, de façon similaire, connecté grâce aux connexions 25 à un coordinateur 20. Les réseaux 300 et 400 sont connectés grâce aux liaisons 35, 45 avec les coordinateurs 30, 40. Les différents coordinateurs 10, 20, 30 et 40 sont connectés à un élément central de gestion 75. Cet élément central de gestion est le « System Manager » du système tel que montré en figure 2. L'élément de gestion central 75 peut se présenter sous la forme soit d'un processeur, tel qu'un ordinateur portable, soit d'un opérateur humain ou encore une combinaison des deux. L'élément de gestion central 75 est utilisé pour contrôler et coordonner l'ensemble des instructions transmises par les coordinateurs 10, 20, 30 et 40 vers les différents réseaux 100, 200, 300 et 400. Par ailleurs, l'élément de gestion centrale 75 est utilisé pour contrôler et analyser l'ensemble des données transmises par les différents noeuds des réseaux 100, 200, 300 et 400 vers les différents coordinateurs 10, 20, 30 et 40.30 Basé sur l'ensemble de ces informations, l'élément de gestion central 75 peut être utilisé pour optimiser le fonctionnement des dispositifs gérés grâce au système montré en figure 2. Comme indiqué en figure 2, les coordinateurs 10, 20 et 30 sont connectés à l'élément de gestion central 75 grâce à des fils 81, 82 et 83. Le coordinateur 40 est connecté à l'élément de gestion central 75 grâce à une connexion sans fil 90 utilisant des dispositifs comportant des émetteurs et des récepteurs 91 et 92. 10 La connexion entre les coordinateurs et l'élément de gestion central 75, obtenue par liaison filaire grâce aux connexions 81, 82 et 83, peut être tous types de connexions appropriées telles qu'Internet, ADSL, etc. La connexion sans fil 90 est, par exemple, une connexion utilisant un 15 protocole GPRS. Un système de gestion selon l'invention est montré en figure 2 de façon schématique. Il faut comprendre que ce système peut être élargi afin d'ajouter de nouveaux réseaux de noeuds, chacun connecté à l'élément 20 de gestion centrale 75. En figure 1, l'on fait référence à un réseau 100 comportant des noeuds 101 et 102 dans lequel chacun des noeuds est connecté à un dispositif se présentant sous la forme d'une lampe. Dans cette forme, le système de 25 contrôle d'un groupe de dispositifs peut être utilisé afin de contrôler/gérer l'allumage et l'extinction desdites lampes. Le système de contrôle selon l'invention peut être utilisé pour allumer un certain nombre de lampes situées à différents endroits. Les instructions 30 d'allumage et d'extinction sont transmises grâce à un coordinateur et sont ensuite reçues par les différents noeuds en utilisant les connexions présentes entre les différents noeuds 101 à 104 dans le réseau 100. Les données « retour » transmises par le noeud vers le coordinateur peuvent comporter, par exemple, des informations relatives au vieillissement des différentes lampes 151 à 154. En fonction des informations concernant le vieillissement de ces lampes individuelles 151 à 154, on peut planifier leur remplacement si cela s'avère nécessaire. En d'autres termes, le système de contrôle selon l'invention offre la possibilité d'améliorer l'entretien du réseau des lampes tout en limitant les frais liés à cet entretien et ce, en assurant un fonctionnement correct du réseau. Les différents capteurs 161 à 164, liés aux lampes 151 à 154, peuvent être utilisés pour contrôler, par exemple, si les ampoules des différentes lampes 151 à 154 sont en état de marche ou non. Dans ce cas précis, l'information transmise par le noeud impliqué peut aider la personne en charge de l'entretien des lampes à prévoir le remplacement d'une lampe spécifique dans le réseau. Il convient de comprendre que le système tel que représenté dans les figures 1 et 2 peut également être utilisé pour d'autres applications dans lesquelles les dispositifs 151 à 154 ne sont pas des lampes. Le système selon les figures 1 et 2 peut, par exemple, être utilisé dans la gestion d'un arrosage automatique. Dans ce cas précis, les noeuds 101 à 104 sont connectés au dispositif d'arrosage pour lequel la gestion a été mise en place et est contrôlée grâce au système selon l'invention. 30 Dans le cas où le système selon l'invention est utilisé pour la gestion d'un arrosage automatique, les capteurs 161 à 164 sont utilisés, par exemple, pour contrôler si les différents dispositifs d'arrosage liés aux différents noeuds 101 à 104 fonctionnent correctement. De plus, les capteurs 161 à 164 peuvent transmettre des données contenant des informations relatives au vieillissement des différents dispositifs d'arrosage. Les capteurs 171 à 174 peuvent permettre la récupération d'informations relatives à l'environnement dans lequel les différents noeuds 101 à 104 sont situés et le transfert des informations obtenues vers le coordinateur 10. Dans ce cas précis, les capteurs 171 à 174 peuvent récupérer des informations relatives à l'hydrométrie, à la pollution locale autour d'un noeud. Ils peuvent également être des détecteurs de passage, des thermomètres ou encore des capteurs capables d'évaluer l'intensité de l'ensoleillement à l'endroit où est situé le noeud. Une autre application du système selon les figures 1 et 2 est, par exemple, la gestion d'un afficheur d'événements publics. De façon alternative, le système selon les figures 1 et 2 peut être utilisé pour la gestion des éclairages de Noël ou ceux de manifestations (salons, etc.). De façon alternative, le système selon les figures 1 et 2 peut être utilisé pour contrôler le trafic routier ; il permet, dans ce cas, d'indiquer des embouteillages ou permet d'assurer la gestion des feux de signalisation. Un procédé selon l'invention est représenté, de façon schématique, en figure 3. Selon la figure 3, dans une première étape 1, des dispositifs sont chacun connectés à un noeud. Dans une deuxième étape, les différents noeuds sont interconnectés selon une topologie permettant de créer un réseau maillé. Dans une troisième étape, une instruction est transmise vers un premier noeud. Dans une quatrième étape, l'instruction reçue par le premier noeud est transféré vers le dispositif connecté à ce noeud pour réaliser une action. Dans une cinquième étape, l'instruction reçue par le premier noeud est transférée vers un noeud voisin afin de permettre audit noeud voisin de réaliser une action avec les dispositifs connectés à ce noeud voisin. 15 Il convient de noter que le système selon l'invention, tel que représenté dans les figures 1, 2 et 3 présente plusieurs avantages. Si le système est utilisé pour, par exemple, contrôler un groupe de lampes, la gestion de l'allumage et de l'extinction des lampes peut être contrôlée grâce au système selon l'invention. De même, le vieillissement des différentes 20 lampes au sein du système peut également être contrôlé afin d'améliorer l'entretien d'un réseau de lampes. Par ailleurs, il est possible d'assurer une maintenance ininterrompue de la fonction principale du réseau. De plus, la fiabilité du système selon 25 l'invention est primordiale. Dans le cas où l'un des coordinateurs 10, 20, 30, 40, tels que montrés en figure 2 est en panne, il est possible de rediriger les noeuds connectés à ce coordinateur vers un coordinateur alternatif.10 Selon l'invention, il est possible d'assurer une transmission de données « bidirectionnelle », performante, fiable et sécurisée. Cette transmission « bidirectionnelle » est possible en minimalisant des transmissions « braodcast », « multicast », « unicast ». Cela signifie que, dans le cas de transmission effectuée en « broadcast », le message envoyé est destiné à l'ensemble des noeuds présents au sein du réseau. Dans le cas de transmission effectuée en « multicast », le message envoyé est destiné à un groupe de noeuds présents au sein du réseau. Enfin, dans le cas de transmission effectuée en « unicast », le message envoyé est destiné à un seul noeud. Le système selon l'invention peut utiliser différents modes de transmission existants. L'utilisation du système selon l'invention présente plusieurs autres avantages. Dans un premier temps, on peut constater une très faible dose d'émission quotidienne. Il en résulte une pollution électromagnétique minimale. Cela signifie que la pollution électromagnétique générée pour chaque message est très limitée. Un autre avantage majeur du système selon l'invention réside dans le fait qu'un réseau filaire de commande entre les différents noeuds n'est pas nécessaire. Cela représente un gain en termes de coût très important. En ce qui concerne la taille du système, il convient de noter qu'il n'existe aucune limitation théorique du nombre de noeuds ni aucune contrainte de topologie de réseau électrique. Les différents noeuds utilisés dans l'un des réseaux peuvent être connectés à un réseau électrique différent. Dans le cas où différents opérateurs sont sollicités pour fournir l'électricité à différents éléments du dispositif selon l'invention, cela n'entraîne aucun problème de gestion du réseau dans sa globalité. Comme cela a déjà été indiqué ci-dessus, le système selon l'invention offre une flexibilité illimitée ainsi qu'une possibilité de reconfiguration automatique du réseau.