Brevet FR3007916A1 — publié le 20150102

Système de transmission d'informations commuté utilisable notamment dans des applications avioniques La présente invention concerne un système de transmission d'informations commuté, utilisable notamment dans des applications avioniques. Il existe déjà dans l'état de la technique un certain nombre de systèmes de ce type qui comprennent une pluralité d'équipements électroniques adaptés pour émettre des messages discrets sur un réseau de transmission d'informations généralement par l'intermédiaire de trames. Chacun des équipements est alors raccordé à un commutateur de réseau ou commutateur de trames, les commutateurs étant connectés les uns aux autres par des liaisons de transmission de données de façon à former une topologie physique de réseau de transmission d'informations en boucle. Des systèmes de cette nature peuvent par exemple correspondre aux standards de type ARINC 664 ou Ethernet IEEE 802.3 ou d'autres encore. Ces systèmes à commutateurs également connus sous l'appellation anglaise de « switched » pour commutés, sont bien connus dans l'état de la technique et permettent alors d'assurer la transmission de messages entre les différents équipements et ce en utilisant des formats de trames définis. Dans l'état de la technique, la gestion de la circulation des messages sur le réseau est effectuée au niveau de trames. Cette gestion est assurée en partie à partir d'informations de transmission telles que notamment des informations de priorité du flot logique élémentaire auquel appartient le message considéré, donc auxquelles appartiennent les trames qui lui sont associées pour sa transmission sur le réseau. Dans l'état de la technique, ces informations de priorité sont des informations de priorité dite fonctionnelle, c'est-à-dire, par exemple, liée à la nature et l'importance de la fonction assumée par l'équipement correspondant et par le message considéré. On conçoit alors que ces systèmes mettent en oeuvre des moyens d'analyse de ces informations de priorité pour gérer la circulation des messages sur le réseau en fonction des niveaux de priorité respectifs de ceux-ci et ce pour chacun des flots logiques élémentaires auxquels ils appartiennent. Mais ce type de topologie physique rebouclée présente un certain nombre d'inconvénients induit par certaines utilisations de cette topologie dans les réseaux à topologie rebouclée. Il apparait en effet des contraintes et des limitations dans le cas où des flots logiques élémentaires supportés, partagent des parties communes physiques de chemin de propagation. Ainsi, par exemple, si ces flots logiques élémentaires partagent des mêmes ports de sortie des commutateurs, ceci se traduit par le fait qu'on va se retrouver, par exemple, dans l'incapacité de calculer une borne supérieure la durée de transmission (latence maximale de bout en bout) pour l'ensemble des flots logiques élémentaires possédant la même priorité dite fonctionnelle. Ceci rend alors le calcul de la latence maximale de bout en bout non convergent entrainant l'impossibilité de prouver le déterminisme du réseau donc rendant impossible son utilisation car il n'est plus possible de répondre par exemple aux critères d'analyse et de validation pour ce type de systèmes, notamment dans les applications avioniques. L'objectif de l'invention est de proposer une solution d'architecture de communication avec des principes et des mécanismes permettant l'annulation de chacune des boucles de dépendance temporelle facilitant ainsi l'utilisation du réseau car n'imposant plus de contraintes de routage des flots logiques élémentaires (exclusion de routage) et rendant calculable la latence maximale de chacun des flots logiques élémentaires c'est à dire que le déterministe est démontrable. A cet effet, l'invention a pour objet un système de transmission d'informations commuté, utilisable notamment dans des applications avioniques, du type comprenant une pluralité d'équipements électroniques adaptés pour émettre des messages discrets sur un réseau de transmission, et dont chacun des équipements est raccordé à un commutateur de réseau, les commutateurs étant connectés les uns aux autres par des liaisons de transmission de données de façon à former une topologie physique de réseau en boucle, chaque message étant associé à des informations de priorité de circulation dans le réseau comprenant des informations de priorité fonctionnelle, caractérisé en ce que chaque message est également associé à des informations de priorité topologique de circulation dans le réseau. Selon d'autres caractéristiques du système selon l'invention, prises seules ou en combinaison : - plusieurs niveaux de priorité topologique sont définis pour chaque niveau de priorité fonctionnelle; - les niveaux de priorité fonctionnelle sont prioritaires sur les niveaux de priorité topologique; - chaque commutateur de réseau associe le niveau de priorité topologique le plus élevé dans le niveau de priorité fonctionnelle correspondant, à un message émis par l'équipement électronique raccordé à ce commutateur; - chaque commutateur de réseau, à travers lequel transite un message, associe un niveau de priorité topologique de sortie du message inférieur à celui d'entrée de ce message dans ce commutateur ; - les informations de priorité sont intégrées au moins en partie dans les messages; - les informations de priorité sont intégrées au moins en partie dans des tables de configuration du réseau, associées aux commutateurs; - chaque commutateur comporte une table de configuration correspondante associée à des moyens formant sélecteur de messages en vue de leur propagation dans le réseau. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels - la figure 1 représente un schéma synoptique illustrant la structure générale d'un système de transmission d'informations commuté à topologie physique en boucle selon l'invention, - la figure 2 illustre de façon schématique des informations de priorité de circulation de messages dans un réseau, telles que mises en oeuvre dans un système selon l'invention, - la figure 3 illustre de façon schématique la modification d'un niveau de priorité topologique d'un message lors de son passage dans un commutateur de réseau, dans un système de transmission selon l'invention, - la figure 4 illustre un exemple d'intégration d'informations de priorité dans un message, - la figure 5 illustre une variante de réalisation d'intégration de ces informations de priorité dans des tables de configuration de réseau, et - la figure 6 illustre de façon schématique la structure générale d'un exemple de réalisation d'un commutateur de réseau entrant dans la constitution d'un mode de réalisation d'un système de transmission selon l'invention. On a en effet illustré sur la figure 1 de façon générale, un système de transmission d'informations. Ce système est désigné par la référence générale 1 sur cette figure et est constitué par un système de transmission d'informations commuté utilisable notamment dans des applications avioniques. Ainsi, un tel système peut comporter une pluralité d'équipements électroniques, dont quatre sont illustrés sur cette figure et sont désignés par les références générales 2, 3,4 et 5. De façon classique ces équipements électroniques sont adaptés pour émettre des messages discrets sur un réseau de transmissions d'informations désigné par la référence générale 6 sur cette figure 1. Chacun des équipements est alors raccordé, comme cela est illustré, à un commutateur de réseau, de façon classique également. Ainsi, par exemple, les équipements 2, 3, 4 et 5 sont raccordés à des commutateurs de réseau respectivement 7, 8, 9 et 10. Ces commutateurs sont également connus sous l'appellation anglaise de « switches » et forment ensemble, un système de transmission ou de communication d'informations dit commuté. Dans ce type de réseau, la transmission des informations se fait de façon conditionnelle, c'est-à-dire dans lequel au moins une partie du routage du message dépend de ce message lui-même, comme cela est bien connu. Comme cela est illustré, les commutateurs sont connectés les uns aux autres par des liaisons de transmission de données de façon à former une topologie physique de réseau en boucle également dite « rebouclée ». Ainsi, par exemple, des moyens de liaison de transmission de données désignés respectivement par les références 11, 12, 13 et 14, sont utilisés pour raccorder les commutateurs 7, 8, 9 et 10 entre eux respectivement. De façon classique également, chaque message discret émis sur ce réseau est associé à des informations de priorité de circulation dans le réseau. Ces informations de priorité permettent alors de définir et de gérer par ordonnancement le passage de messages sur ce réseau et en particulier, sur les liaisons de transmission de données entre les commutateurs voire dans ceux-ci, c'est-à-dire sur chacun des ports de sortie de chaque commutateur. De façon classique, ces informations de priorité de circulation dans le réseau comprennent des informations de priorité fonctionnelle. Ces informations de priorité fonctionnelle sont alors définies pour le message considéré et, en particulier, par la ou les fonctions remplies par l'équipement électronique-celui-ci. On peut en effet aisément comprendre que des fonctions peuvent être qualifiées de prioritaires par rapport à d'autres et établir une hiérarchie entre elles. Ces informations de priorité fonctionnelle permettent alors d'établir un tableau ou encore un classement de priorités de transmission des messages les uns par rapport aux autres à travers le réseau. Comme cela a été indiqué précédemment, ce type de systèmes présente un certain nombre d'inconvénients. Pour résoudre ceux-ci, dans le système de transmission selon l'invention, tous les messages émis sur le réseau ou au moins certains d'entre eux, sont également associés à des informations de priorité topologique de circulation dans le réseau. Ces informations de priorité topologique dépendent alors non plus des messages des fonctions supportées par les équipements électroniques mettant en oeuvre celles-ci mais sont établies par la structure et la topologie du réseau. Ainsi, par exemple, un message émis par un équipement donné à travers son commutateur de réseau associé, pourra être d'un niveau de priorité topologique supérieur à celui d'un message reçu d'un commutateur placé en amont dans le réseau. On a illustré ceci de façon schématique sur la figure 2. On a en effet montré sur cette figure 2, des niveaux de priorité fonctionnelle tels que par exemple les niveaux PF1, PF2, PF3 désignés par les références générales 20, 21 et 22. Plusieurs niveaux de priorité topologique peuvent être définis pour chaque niveau de priorité fonctionnelle. Ainsi, par exemple, différents niveaux de priorité topologique PT1, PT2, PT3 etc. désignés par les références générales 23, 24 et 25 sur cette figure 2, peuvent être définis pour le niveau de priorité fonctionnelle PF1, 20. Il va de soi que les niveaux de priorité fonctionnelle, comme cela est illustré, sont prioritaires sur les niveaux de priorité topologique. En effet, la gestion de la circulation des informations dans le réseau se fera d'abord en fonction des informations de priorité fonctionnelle puis des informations de priorité topologique, et ce en fonction de leur hiérarchie respective, ce qui permet alors de calculer la latence maximale de propagation des messages dans le réseau. On a illustré sur la figure 3 un exemple de mise en oeuvre et de gestion de ces priorités. On reconnait en effet sur cette figure 3, une portion d'un système de transmission d'informations commuté désigné par la référence générale 30. Cette portion de système de transmission comporte alors une portion de réseau désignée par la référence générale 31 entre deux commutateurs 32 et 33 respectivement raccordés à des équipements fonctionnels 34 et 35. On va expliquer le fonctionnement de cette partie du système, en partant d'un exemple dans lequel l'équipement El 34 émet un message MI sur le réseau à travers le commutateur de réseau Cl 32. Ce message M1 présente alors un niveau de priorité fonctionnelle, par exemple, PF1. Dans ce cas, le commutateur Cl 32 associe à ce message le niveau de priorité topologique le plus élevé dans le niveau de priorité fonctionnelle correspondant à ce message. Ainsi, dans l'exemple décrit, le commutateur Cl 32 associe alors à ce message M1 non seulement un niveau de priorité fonctionnelle, par exemple PF1, mais également un niveau de priorité topologique PT1 le plus élevé dans ce niveau de priorité fonctionnelle. Ce message M1 est alors transmis en priorité topologique maximale sur la portion de réseau 31 à destination du commutateur C2 33. Celui-ci, comme cela est illustré, va alors, lors du transit du message M1 à travers ce commutateur, associer à ce message M1 un niveau de priorité topologique de sortie inférieur à celui d'entrée. Ceci est, par exemple, illustré sur cette figure 3 par l'écriture (PT1) -1 pour illustrer le fait que le commutateur C2 33, va, par exemple réduire le niveau de priorité topologique de ce message. On constate également que le niveau de priorité fonctionnelle lui, n'a pas changé. Ceci peut alors se reproduire dans les différents commutateurs le long du réseau au fur et à mesure de la propagation des messages dans celui-ci. Il va de soi bien entendu que différents modes de réalisation de ces moyens peuvent être envisagés. Ainsi, par exemple, et comme cela est illustré sur la figure 4, les informations de priorité peuvent être intégrées directement au moins en partie dans les messages. Sur cette figure 4, on a illustré un message désigné par la référence générale 40 et qui comporte de façon classique une entête 41, des données 42 et un mot ou code de contrôle 43. Les informations de priorité désignées par la référence générale 44, peuvent alors être intégrées au moins en partie par exemple dans l'entête 41 de ce message. Cependant, et comme cela a été illustré sur la figure 5, ces informations de priorité peuvent également être intégrées au moins en partie dans des tables de configuration du réseau, associées aux commutateurs. Ainsi par exemple une telle table est illustrée et désignée par la référence générale 49 sur cette figure. Ainsi, par exemple sur la figure 5, on a illustré un système de transmission selon l'invention, désigné par la référence générale 50 et qui comporte toujours des commutateurs 51, 52, 53 et 54 associés à des équipements respectivement 55, 56, 57 et 58. La table de configuration du réseau 49 peut alors être adaptée pour stocker au moins en partie les informations de priorité, dans des zones Z1, Z2, Z3 et Z4 de celle-ci, ces zones étant associées aux commutateurs par exemple 51, 52, 53 et 54 respectivement. Bien entendu d'autres modes de réalisation encore peuvent être envisagés. Enfin, on a illustré sur la figure 6 un exemple de réalisation d'un commutateur entrant dans la constitution d'un système selon l'invention. Celui-ci est, par exemple, désigné par la référence générale 60 sur cette figure et comporte alors par exemple des ports d'entrée et de sortie respectivement 61 et 62, raccordés aux moyens de liaison de ce commutateur avec les autres commutateurs du réseau. Le commutateur comporte alors des moyens de sélection de messages en vue de leur propagation dans le réseau, ces moyens de sélection étant désignés par la référence générale 63. Ces moyens de sélection 63 peuvent alors être associés à une table de configuration correspondante, désignée par la référence générale 64 et fixant les priorités telles que décrites précédemment. On conçoit alors qu'une telle structure présente un certain nombre d'avantages. En effet, un tel système permet de déployer des topologies physiques en boucle, utilisées par des abonnés à émission autonomes entre eux, autonomes vis-à-vis du réseau et sans contrainte, c'est-à-dire, par résolution intrinsèque des situations de boucle de dépendance temporelle. Le concept de base mis en oeuvre consiste à introduire un niveau de priorité associé à la topologie du réseau pour chacun des flots logiques élémentaires transmis. Ce niveau est alors appelé niveau de priorité topologique par complément au niveau de priorité fonctionnelle. Il permet ainsi d'ouvrir les boucles de dépendance temporelle. Ceci permet alors de les annuler dans la mesure où chaque priorité topologique est décrémentée, par exemple, aux passages successifs dans chaque unité de raccordement comme par exemple les commutateurs de réseau et ce à partir d'un niveau de priorité fixé à l'émission de chaque flot logique par le commutateur d'émission correspondant. Ainsi, par exemple, pour chacun des flots logiques élémentaires émis, il y a une affectation d'un niveau de priorité à l'émission, c'est-à-dire, le plus haut niveau topologique dans le niveau fonctionnel correspondant. Ensuite, la priorité topologique est décrémentée à chaque passage dans un port de sortie d'un commutateur et ce jusqu'au dernier commutateur traversé. Les situations d'interdépendances, c'est-à-dire les boucles de dépendances temporelles sont rompues dans la mesure où l'application de la priorité topologique permet de gérer de façon indépendante les flots logiques élémentaires de même niveau de priorité fonctionnelle provenant d'équipements connectés à des commutateurs successifs. Des flots de données de même priorité topologique proviennent en effet uniquement d'équipements raccordés au même commutateur. La priorité topologique ne modifie pas la priorité fonctionnelle. Elle correspond à un niveau intermédiaire (intra priorité ou sous priorité) s'appliquant à l'intérieur de la priorité fonctionnelle de chaque flot logique. Ainsi, par exemple, deux flots logiques ayant une priorité fonctionnelle différente se verront gérer par le réseau de façon que le flot de priorité fonctionnelle supérieure reste toujours plus prioritaire que celui de moindre priorité fonctionnelle. Ceci reste valable même si ce deuxième flot a une priorité topologique supérieure à celle du premier flot au niveau du même port de sortie d'un commutateur. Ainsi, la transmission de données dans tel système s'effectue flot logique élémentaire par flot logique élémentaire et, par exemple, par sens de propagation de ceux-ci. En particulier, cette structure permet un calcul des valeurs maximales de latence pour n'importe quel flot logique élémentaire ce qui n'était pas le cas dans l'état de la technique. Bien entendu d'autres modes de réalisation encore peuvent être envisagés. REVENDICATIONS1.- Système de transmission d'informations commuté (1), utilisable notamment dans des applications avioniques, du type comprenant une pluralité d'équipements électroniques (2 à 5) adaptés pour émettre des messages discrets sur un réseau de transmission (6), et dont chacun des équipements (2 à 5) est raccordé à un commutateur (7 à 10) de réseau, les commutateurs (7 à 10) étant connectés les uns aux autres par des liaisons de transmission de données (11 à 14) de façon à former une topologie physique de réseau en boucle, chaque message étant associé à des informations de priorité de circulation dans le réseau comprenant des informations de priorité fonctionnelle, caractérisé en ce que chaque message est également associé à des informations de priorité topologique de circulation dans le réseau (6). 2.- Système de transmission d'informations commuté (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que plusieurs niveaux de priorité topologique (23, 24, 25) sont définis pour chaque niveau de priorité fonctionnelle. 3.- Système de transmission d'informations commuté (1) selon la revendication 2, caractérisé en ce que les niveaux de priorité fonctionnelle (20, 21, 22) sont prioritaires sur les niveaux de priorité topologique. 4.- Système de transmission d'informations commuté (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque commutateur (7 à 10) de réseau associe le niveau de priorité topologique (23) le plus élevé dans le niveau de priorité fonctionnelle correspondant (20), à un message émis par l'équipement électronique (2 à 5) raccordé à ce commutateur. 5.- Système de transmission d'informations commuté (1) selon la revendication 4, caractérisé en ce que chaque commutateur (7 à 10) de réseau, à travers lequel transite un message, associe un niveau de priorité topologique de sortie (31) du message inférieur à celui d'entrée de ce message (32) dans ce commutateur (7 à 10). 6.- Système de transmission d'informations commuté (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les informations de priorité (41) sont intégrées au moins en partie dans les messages (40). 7.- Système de transmission d'informations commuté (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les informations de priorité sont intégrées au moins en partie dans des tables de configuration (49) du réseau, associées aux commutateurs (7 à 10). 8.- Système de transmission d'informations commuté (1) selon la revendication 7, caractérisé en ce que chaque commutateur (7 à 10) comporte une table de configuration(49, 64) correspondante associée à des moyens formant sélecteur (63) de messages en vue de leur propagation dans le réseau.