Brevet FR2960113A1 — publié le 20111118

La présente invention concerne la gestion des flux de données numériques multimédia de toute nature (texte, image, son, vidéo, applications informatiques...) échangés, en mode de diffusion multipoint bidirectionnel, entre des postes de travail informatisés interconnectés sur des réseaux de communication. On entend par unicast le fait de communiquer entre deux ordinateurs identifiés chacun par une adresse réseau unique. Les paquets de données sont routés sur le réseau suivant l'adresse du destinataire encapsulée dans la trame transmise. Le terme multicast (multidiffusion) est utilisé pour désigner une méthode de diffusion de l'information d'un émetteur (source unique) vers un groupe de récepteurs, notée 1, N. Les termes multicast, diffusion multipoint, diffusion de groupe sont des termes équivalents. La figure 1 illustre ce qu'il faut entendre par des échanges de données multimédia temps réel en mode de diffusion multipoint bidirectionnel (multicast bidirectionnel) notés N, N. Les postes de travail informatisés PTi, connectés sur un réseau numérique RES (et/ou répartis sur un agrégat de réseaux numériques interconnectés) échangent des données en mode de diffusion multipoint bidirectionnel N à N. La figure 1 s'appuie sur un exemple type d'application, celui d'une visioconférence entre N postes de travail PTi actifs simultanément, donné à titre purement illustratif de l'état de l'art, mais non limitatif de l'invention. FLX représente les flux de données multimédia échangés en temps réel dans un réseau multipoint bidirectionnel, N à N. Les n postes de travail informatisés PTi (i=1, n) sont typiquement dotés, dans cet exemple purement illustratif, d'une caméra vidéo (1) (par exemple d'une webcam ou d'une quelconque autre source de vidéo sonore) et diffusent simultanément et en continu de la vidéo sonore vers l'ensemble des autres postes de travail PTi vus alors comme des récepteurs des flux de données multimédia FLX. De même, chaque poste de travail récepteur émet également et simultanément des flux multimédia FLX vers l'ensemble des autres postes PTi connectés sur le réseau numérique de communication (et/ou disséminés sur un agrégat de réseaux numériques interconnectés). La figure 2 illustre la mise en oeuvre des procédés traditionnels de gestion, en temps réel, des flux de données multimédia bidirectionnels FLX échangés, sur réseau(x) de communication RES, entre les n postes de travail informatisés PTi (i=1, n). Les procédés usuels mettent en oeuvre des processus complexes implémentés sur serveur(s) centralisé(s) SEV. Les procédés usuels nécessitent ainsi, par construction, des ressources logicielles et matérielles importantes, notamment en taille de mémoire centrale partagée MEM sur le système central SEV, pour l'aiguillage en temps réel des flux d'informations, ce qui se traduit par une dégradation rapide des performances, notamment, lors d'une montée en charge des flux échangés sur les réseaux numériques. Cette régulation centralisée des flux multimédia bidirectionnels FLX échangés entre les postes de travail PTi interconnectés sur un réseau numérique (et à fortiori sur un agrégat de réseaux hétérogènes de communication, tel qu'Internet) est très complexe et onéreuse. La bande passante, dont dispose chacun des postes de travail étant, notamment sur le réseau Internet, par nature fluctuante et non homogène, la disponibilité et la qualité du service sont difficiles à garantir aux utilisateurs. En effet, un système centralisé sur serveur(s) SEV doit en permanence tenter de gérer, au mieux et en temps réel, la redistribution des données reçues et répartir la bande passante disponible à un instant donné, entre les différents destinataires connectés dont, au demeurant, le nombre est également variable dans l'espace et le temps. Avec les procédés usuels, la qualité du service rendu est difficile à optimiser. II faut également souligner un autre inconvénient majeur des procédés usuels : les données échangées entre les postes de travail PTi, transitant systématiquement par un (au moins un) serveur central, la sécurité et la confidentialité des échanges sont difficiles à garantir. Le dispositif, selon l'invention représentée figure 3 et notée PGD, (Périphérique de Gestion décentralisée) permet de remédier à ces inconvénients. Le dispositif selon l'invention simplifie la gestion en temps réel des flux de données multimédia bidirectionnels en prenant en charge localement la diffusion de l'émission du flux local FLX_i selon un mode 1, N (de 1 vers N), du poste local PTi courant vers les autres postes de travail informatisés PTi connectés sur le réseau RES et dotés chacun du dispositif PGD. Le procédé, selon l'invention, décharge le serveur central SEV des tâches d'aiguillage en mode bidirectionnel des flux de données FLX. Le dispositif, selon l'invention, permet également de simplifier et d'optimiser le processus de répartition de la bande passante en le répartissant au niveau de chaque poste PTi doté du dispositif selon l'invention. Pour l'aiguillage et la régulation des flux FLX, le rôle du serveur SEV se limite en effet à une simple gestion d'un « vecteur d'état des connexions courantes » noté VEC, répliqué cycliquement sur chaque poste de travail, en activité sur le réseau RES, et doté du dispositif selon l'invention PGD. Le dispositif selon l'invention PGD est constitué d'un boitier (2) intégrant des composants électroniques, des circuits micro-électroniques et du firmware (du logiciel intégré) permettant l'exploitation du dispositif matériel selon l'invention : - Un ou plusieurs microprocesseurs pP (et/ou des microcontrôleurs) ; - Un ou plusieurs OS (Operating System) temps réel multitâches ; - Un espace de mémoire morte MM, reprogrammable ou non ; - Un espace de mémoire vive MV en libre accès (3) et/ou en accès sécurisé (4) contrôlé par les logiciels systèmes et/ou le firmware intégré et/ou les applicatifs téléchargés 10 et/ou résidant en mémoire morte MM ; - Le firmware du dispositif peut notamment intégrer tout ou partie des couches, au sens du modèle OSI (Open Systems Interconnection), proposé par l'ISO (Organisation internationale de normalisation), des protocoles des réseaux de communication (5) standards et /ou propriétaires du marché ainsi que des algorithmes de cryptage (6). 15 - Un Bloc d'E/S doté d'une connectique CO appropriée pour communiquer avec l'environnement extérieur, notamment, avec le poste de travail informatisé PTi. - Une ou plusieurs sources multimédia (1) reliées, via la connectique CO, directement au dispositif et/ou au poste de travail PTi. La communication avec l'environnement externe, via la connectique CO, avec 20 un poste de travail PTi, peut de manière illustrative et non limitative de l'invention, s'opérer indifféremment par bus liaison série et/ou parallèle, par liaison radio et/ou optique, ou encore par une intégration physique du dispositif selon l'invention dans le poste de travail informatisé PTi (par exemple et de manière illustrative et purement indicative, sur la carte mère de l'ordinateur du poste local de travail PTi). 25 La figure 4 illustre la gestion, par le dispositif PGD selon l'invention, du Flux de données multimédia FLX_1 émis par la source (1) du poste PT1 (PTi pour i=1) sur le réseau numérique RES comportant un total de n postes de travail PTi. La gestion locale du flux FLX_1 (émis par le poste de travail PTi, pour i=1) vers les n-1 autres postes de travail PTi est opérée par un ou plusieurs microprocesseurs pP opérant dans 30 un environnement de système d'exploitation temps réel et multitâches noté OS. Le procédé, selon l'invention de diffusion en temps réel des flux de données multimédia, en mode multicast de 1 vers n, (du poste PT1 vers les n-1 autres postes) est également et simultanément mis en oeuvre au niveau de chacun des autres postes PTi (i=2, n) en activité sur le réseau RES. Le tableau TAB récapitule les échanges, selon l'invention, de la diffusion en temps réel de données multimédia FLX_i (i=1, n) en mode multicast bidirectionnel (N, N), par une mise en oeuvre décentralisée du mode élémentaire de diffusion multicast (1, N) selon l'invention. Sur l'axe vertical EMT du tableau TAB sont représentés les postes PTi (i=1, n) dotés des dispositifs PGDi (i=1, n) selon l'invention dans leur fonction d'émetteur de flux de données multimédia temps réel sur le réseau numérique RES. Sur l'axe vertical RMT du tableau TAB sont représentés les postes PTi (i=1, n) dotés du dispositif PGDi (i=1, n) selon l'invention dans leur fonction de récepteur des flux de données multimédia temps réel émis sur le réseau numérique RES. Les tâches logicielles du dispositif PGD s'exécutent parallèlement à l'activité logicielle du poste de travail informatique PTi. ARCH représente schématiquement l'architecture fonctionnelle et SOFT celle du logiciel associé au dispositif matériel PGD selon l'invention. La figure 5 représente, sous la forme d'un diagramme de séquencement simplifié, purement illustratif et non limitatif de l'invention, une séquence type d'initialisation par le dispositif PGD de la gestion en temps réel de l'émission du flux local de données multimédia, en mode de diffusion multicast (1, N) : (a) : l'utilisateur U1 du poste PT1 active le PGD local et se connecte ainsi en premier. (b), (c) : initialisations locales. (d) : le poste PT1 transmet au serveur SEV l'identifiant d'unicité du PGD local. (e) : l'utilisateur du PGD est reconnu par le serveur SEV qui valide la demande de connexion, initialise le vecteur d'état des connexions VEC et en transmet une copie au poste PT1. (f) : le poste PT1 transmet le vecteur d'état VEC reçu au périphérique PGD. (g) : Le périphérique PGD interprète le contenu du vecteur d'état VEC. Il initialise les processus de gestion en temps réel et multitâches, notamment ceux relatifs à une répartition optimisée de la bande passante et à la diffusion du flux de données multimédia local sur le réseau RES. Notons que l'utilisateur est actuellement le seul connecté. (h) : Un deuxième utilisateur, U2 du poste PT2, se connecte à son tour sur le réseau RES et le PGD local devient actif. (i), (j) : initialisations locales du PGD du poste PT2. (k) : le poste PT2 transmet au serveur SEV l'identifiant d'unicité du périphérique PGD (I) : l'utilisateur du périphérique PGD est reconnu par le serveur SEV qui valide la demande de connexion, met à jour le vecteur d'état VEC des connexions actives et en transmet une copie aux postes PT1 et PT2. (m) : Le dispositif PGD du poste PT1 constate la connexion du poste PT2 sur le réseau et le système multitâche du dispositif, selon l'invention, gère la diffusion du flux de données FLX_1 émis par le poste PT1 vers le poste PT2. (n) : Le dispositif PGD du poste PT2 constate également la connexion du poste PT1 sur le réseau et le système multitâche, selon l'invention, assure également la diffusion 10 du flux de données FLX_2 émis par le poste PT2 vers le poste PT1. Le serveur SEV qui valide les demandes de connexions peut également scruter cycliquement le réseau RES pour vérifier si les postes sont actifs ou non. Le serveur SEV mémorise ainsi, les demandes de connexions et met à jour en permanence le « vecteur d'état des connexions » VEC. A chaque fois qu'un attribut de ce vecteur d'état VEC 15 est modifié, une copie de son contenu courant est notifiée en temps réel par le serveur SEV aux postes locaux PTi clients connectés sur le réseau RES. Au fur et à mesure des connexions successives des postes de travail PTi, le procédé selon l'invention est activé. Ce procédé est générique et indépendant du nombre de postes connectés. Ainsi, chaque poste utilisateur PTi doté du dispositif PGD est à la fois, non 20 seulement émetteur de son propre flux de données, mais reçoit simultanément et en temps réel les flux de données émis par les autres poste informatisés connectés. La figure 6 représente une réalisation préférentielle du dispositif PGD selon l'invention, par intégration dans sa connectique CO d'une prise USB (Universal Serial Bus). Cette réalisation préférentielle du dispositif met en oeuvre des composants 25 électroniques et des circuits microélectroniques intégrés de manière préférentielle dans un ou plusieurs circuits spécialisés (en anglais « ASIC » : Application-Specific Integrated Circuit) afin de garantir une meilleure protection industrielle du procédé PGD, la sécurité, la confidentialité des données et des processus logiciels opérants. Le bloc des entrées/sorties E/S du dispositif peut également intégrer dans sa connectique CO, des 30 connecteurs appropriés pour se connecter, notamment, avec un téléphone portable TP et/ou tout autre terminal AP, auxiliaire du dispositif PGD. La figure 7 représente une variante de la réalisation préférentielle PGD. Cette variante correspond notamment à une utilisation du PGD en mode déconnecté du poste de travail PTi. Un téléphone mobile TP et/ou tout autre terminal AP peut se substituer totalement ou partiellement au poste PTi et en particulier assurer la connexion au réseau RES. L'alimentation électrique du dispositif, selon l'invention, est assurée par un bloc BA d'alimentation électrique relié à la connectique CO. De manière purement indicative et non limitative de l'invention, cette alimentation externe peut-être assurée par la prise USB du dispositif PGD. La source électrique peut être indifféremment, une pile P interne insérée, dans le bloc BA et/ou directement dans le dispositif DGP, et/ou émaner d'un réseau de distribution électrique. Le dispositif selon l'invention est particulièrement destiné aux communications multimédia en mode de diffusion multicast bidirectionnel sur les réseaux numériques (notamment sociaux), telles que le Web Conferencing, l'animation de salles virtuelles de réunion, de formation à distance, avec la possibilité de mémoriser des données multimédia personnelles en mémoire protégée (4) (par exemple, de manière purement illustrative et indicative et non limitative de l'invention, dans un portfolio intégré dans le dispositif), et transférées de manière sécurisée par des protocoles de communication (5) et des algorithmes de cryptage (6) intégrés dans le firmware du dispositif. REVENDICATIONS1) Dispositif de diffusion en temps réel sur réseau(x) numérique(s) RES, des flux de données multimédia (1) émis par les postes informatiques PTi, caractérisé par un boitier (2) comprenant un ou plusieurs circuits ASICS, intégrant des microprocesseurs pP, un système d'exploitation temps réel et multitâches OS, de la mémoire vive MV et de la mémoire morte MM supports du firmware, de la gestion locale des flux de données FLX_i diffusés par les postes PTi sur le réseau RES et de l'optimisation de la bande passante disponible localement. Le dispositif confère à l'ensemble des postes PTi du réseau RES une diffusion résultante en mode multicast bidirectionnel N, N. La connectique CO, intégrée dans le bloc des entrée-sortie E/S permet au dispositif de communiquer avec son environnement informatique externe. 2) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il peut recevoir en entrée plusieurs sources de données multimédia (1). 3) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que le firmware exploite en temps réel le contenu du vecteur d'état des connexions VEC, maintenu par le 15 serveur SEV. 4) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'espace de mémoire vive MV est en libre accès (3) et/ou en accès sécurisé (4), contrôlé par les logiciels systèmes et/ou le firmware intégré et/ou les applicatifs téléchargés et/ou résidant en mémoire morte MM 20 5) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que le firmware intègre des couches de protocoles réseaux (5) de communication et des algorithmes de cryptage des données (6). 6) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que le bloc des entrées-sorties E/S est doté d'une connectique CO de communication, par bus liaison série 25 et/ou parallèle, par liaison radio et/ou optique, ou encore par son intégration physique dans le poste de travail informatisé PTi. 7) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que la communication avec l'environnement extérieur peut s'opérer par prise au standard USB. 30 8) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que l'alimentation électrique peut être assurée par un boitier d'alimentation externe BA et/ou par pile P interne ou externe. 9) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que la connexion avec un réseau numérique RES, tel qu'Internet, peut-être opérée par téléphone mobile TP et/ou tout autre terminal TA auxiliaire du dispositif selon l'invention.