Brevet FR3004613A1 — publié le 20141017

Procédé et système de lissage des pics de charge d'un réseau de données en temps réel. L'invention a pour domaine technique les réseaux de données d'un véhicule automobile, et plus particulièrement de tels réseaux à la norme CAN. Actuellement, la charge réseau moyenne d'un BUS est estimée en réalisant le rapport entre le temps d'activité effective du BUS sur une période d'observation. Ainsi, une charge de 50% du BUS implique que l'activité sur le BUS représente la moitié du temps d'observation, si on prend une fenêtre d'observation suffisamment grande. Par BUS, on entend un réseau de données et/ou informatique, de type liaison partagée, pouvant être partagé entre différents dispositifs, et permettant d'échanger des données. Un BUS est notamment un réseau de données de type temps réel. Par réseau CAN, on entend un contrôleur de réseau de zone (« Controller Area Network » en langue anglaise, acronyme « CAN ») qui permet le raccordement à un même câble, ou BUS, d'un grand nombre de calculateurs qui communiquent à tour de rôle, ou simultanément. La communication des calculateurs est assurée par l'émission de trames correspondant à un ensemble de données codifiées selon des normes prédéfinies. Chaque trame est émise périodiquement, avec une période d'émission qui lui est propre et qui est déterminée lors de la conception du calculateur et/ou du BUS. Chaque calculateur peut émettre une ou plusieurs trames. Etant donné que les horloges des différents calculateurs connectés à un BUS CAN ne sont pas synchronisées, on pourrait espérer que l'émission des trames des différents calculateurs soit distribuée uniformément dans le temps. Ainsi, les temps d'accès au BUS devraient être éloignés des temps d'accès, dans une situation dite du pire cas. Cependant, l'observation d'enregistrement de l'activité de BUS lors d'essais sur route enseigne que la charge réseau d'un BUS CAN n'est pas distribuée de façon homogène dans le temps. Suite à la dérive naturelle des horloges des calculateurs, on observe des phases transitoires assez longues (plusieurs minutes) pendant lesquelles les horloges de plusieurs calculateurs peuvent se synchroniser et produire des phénomènes de pics de charge. Ces pics de charge sont particulièrement préjudiciables pour ce type de réseaux qui ont pour but de fonctionner en temps réel, c'est-à-dire sans délai notable entre l'émission et la réception d'informations. Lorsque le comportement temps-réel du BUS CAN est affecté par des pics de charge, les temps d'accès au BUS s'approchent des conditions « au pire cas ». En effet, tant que le niveau de charge de BUS CAN reste à des niveaux raisonnables ( Les mécanismes de protection du réseau de données peuvent comprendre un autolissage des pics de charge au cours duquel on applique un décalage temporel distinct pour chacun des calculateurs connectés au réseau de données impliqués dans la phase transitoire de pics de charge. On peut effectuer un autolissage des pics de charge d'un réseau de données en temps réel comprenant au moins deux calculateurs en mettant en oeuvre les étapes suivantes : pour chacun des calculateurs participant à une phase transitoire de pics de charge, on détermine un décalage temporel négatif, on applique ce décalage temporel négatif lors de l'envoi de toutes les trames du calculateur, le décalage temporel négatif étant ajouté à un éventuel décalage temporel préexistant. On peut déterminer la valeur du décalage temporel négatif de chaque calculateur par tirage au sort aléatoire, la valeur étant comprise entre zéro et la valeur de la plus petite période d'émission de trame du calculateur. Un autre objet de l'invention est un système de lissage des pics de charge d'un réseau de données en temps réel. Le système comprend des moyens pour détecter les pics de charge apparaissant dans le réseau de données, des moyens de comptage du nombre de pics de charge détectés sur une fenêtre d'intégration présentant une première durée, la fenêtre d'intégration se déplaçant avec le temps, des moyens de détermination d'une situation de phase transitoire de pics de charge si le nombre de pics de charge détectés est supérieur à un premier seuil, et, des moyens de protection du réseau de données. Les moyens de protection du réseau de données peuvent comprendre des moyens d'autolissage des pics de charge par application d'un décalage temporel distinct pour chacun des calculateurs connectés au réseau de données impliqués dans la phase transitoire de pics de charge. D'autres buts, caractéristiques et avantages apparaîtront à la lecture de la description suivante donnée uniquement en tant qu'exemple non limitatif et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 illustre les principales étapes d'un procédé de lissage des pics de charge d'un réseau de données en temps réel, - la figure 2 illustre la détection de pics de charge, et - la figure 3 illustre la détection de phases de pics de charge. La dérive des horloges de différents calculateurs peut provoquer un pic de charge sur le BUS CAN au cours duquel tous les calculateurs essayent d'émettre des trames en même temps. Le pire cas arrive quand toutes les trames existantes dans le BUS sont envoyées collées les unes après les autres. Afin de caractériser les phases de pics de charge, deux valeurs vont être calculées, une valeur de nombre de trames, et une valeur de nombre de pics de charge Le nombre de trames pouvant circuler dans le BUS, noté NbMaxTrames et la somme des durées de transmission de toutes les trames pouvant circuler dans le BUS noté TMax. On remarque que Tmax est également équivalent au temps de transmission de la trame la moins prioritaire dans le BUS, dans une situation de pire cas. Pour déterminer l'indicateur de phase transitoire de pics de charge, on réalise une première étape 1 de détection de pic isolé de charge. L'étape 1 est également illustrée par la figure 2 sur laquelle on peut voir l'émission de trames au cours du temps en partie supérieure de la figure et la valeur intégrée comparée à un seuil de détection en partie inférieure de la figure. Au cours de cette première étape, on compte le nombre de trames (noté NbTramesFenetre) émises dans une fenêtre d'intégration présentant une première durée TMax. Dans le pire des cas, la valeur du nombre de trames comptées est égal au nombre de trames pouvant circuler dans le BUS, NbMaxTrames. La valeur moyenne NbMoyTrames des trames dans la fenêtre Tmax peut être estimée par la formule suivante : NbMoyTrames = I(1/Pi)*Tmax (Eq. 1) Avec : i variant de 1 à NbTrames Pi= Période de la trame i I(1/Pi)=Tramesis Tmax= durée de la fenêtre en secondes NbTrames=Nombre de trames différentes pouvant être émises En d'autres termes, NbMoyTrames est la somme de l'inverse des périodes de chaque trame multipliée par la durée de la fenêtre d' observation On définit ensuite un seuil P, homogène à un nombre de trames, dont la valeur est comprise entre la valeur moyenne (NbMoyTrames) et la valeur maximale (NbMaxTrames). On détermine ensuite si le nombre de trames NbTramesFenetre est supérieur au seuil P. Si tel est le cas, on considère qu'un pic de charge a lieu dans le BUS. En fonction du paramétrage du seuil P, la détection des pics isolés de charge sera plus ou moins sensible. On cherche ensuite à distinguer un pic de charge isolé d'une phase transitoire de pics de charge répétitifs. Pour cela, on réalise une deuxième étape 2 comprenant les sous-étapes suivantes. La deuxième étape est illustrée par la figure 3 sur laquelle on peut voir les pics de charge détectés au cours du temps en partie supérieure de la figure et la valeur intégrée comparée à un seuil de détection en partie inférieure de la figure. On compte le nombre (Nbpic phase) de pics de charge sur une fenêtre d'intégration en temps (Tmax phase). La taille de cette fenêtre d'intégration en temps présentant une deuxième durée (Tmax phase) est paramétrable, et généralement plus grande que la fenêtre d'intégration en temps de première durée (Tmax) permettant de compter le nombre de trames (Nbtrames), et permet de déterminer la réactivité de détection des phases transitoires de pics de charge. On fixe un seuil T, dont la valeur dépend de la conception du BUS CAN. On détermine ensuite si le nombre de pics de charge détectés (Nbpic phase) dépasse le seuil T. Dans un tel cas, on déduira qu'on est rentré en situation de phase transitoire de pics de charge. Les étapes 1 et 2 permettent ainsi de réaliser une détermination 3 de phase transitoire de Pics de Charge. Des mécanismes de défense peuvent alors être appliqués pour sortir au plus vite de cette phase. Pour cela, on déclenche des mécanismes de protection du réseau de données au cours d'une étape 4. Parmi ces mécanismes, on applique notamment un autolissage des pics de charge Pour cela, on applique les étapes 5 et 6 suivantes: Pour chacun des calculateurs participant à une phase transitoire de pics de charge, on détermine un décalage temporel négatif unique au cours de l'étape 5. Au cours d'une étape 6, on applique ce décalage temporel négatif lors de l'envoi de toutes les trames du calculateur, pour la durée du pic de charge. Le décalage temporel négatif est ajouté à un éventuel décalage temporel préexistant. On détermine la valeur du décalage temporel négatif de chaque calculateur par tirage au sort aléatoire, la valeur étant comprise entre 0 et la valeur de la plus petite période d'émission de trame du calculateur. Les étapes de détermination des occurrences de pics de charge, de détermination de phases de pics de charge et d'application d'un décalage temporel négatif aléatoire sont répétées en boucle avec une périodicité paramétrable. REVENDICATIONS1. Procédé de lissage des pics de charge d'un réseau de données en temps réel, caractérisé par le fait qu'il comprend les étapes suivantes : on détecte les pics de charge apparaissant dans le réseau de données, on compte le nombre de pics de charge sur une fenêtre d'intégration présentant une première durée, la fenêtre d'intégration se déplaçant avec le temps, on détermine que le réseau de données est en situation de phase transitoire de pics de charge si le nombre de pics de charge détectés est supérieur à un premier seuil, puis on déclenche des mécanismes de protection du réseau de données. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel on réalise une détection de pic isolé de charge en mettant en oeuvre les étapes suivantes : on compte le nombre de trames émises dans une fenêtre d'intégration en temps de deuxième durée, on détermine la valeur moyenne des trames en multipliant le nombre de trames émises par le taux de charge du réseau de données, on définit un deuxième seuil dont la valeur est comprise entre le nombre moyen de trames et le nombre maximal de trames du réseau de données, et on détermine qu'un pic de charge a lieu si le nombre de trames est supérieur au premier seuil. 3. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la première durée est supérieure à la deuxième durée. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les mécanismes de protection du réseau de données comprennent un autolissage des pics de charge au cours duquel on applique un décalage temporel distinct pour chacun descalculateurs connectés au réseau de données impliqués dans la phase transitoire de pics de charge. 5. Procédé selon la revendication 4, dans lequel on effectue un autolissage des pics de charge du réseau de données en temps réel comprenant au moins deux calculateurs en mettant en oeuvre les étapes suivantes : pour chacun des calculateurs participant à une phase transitoire de pics de charge, on détermine un décalage temporel négatif, on applique ce décalage temporel négatif lors de l'envoi de toutes les trames du calculateur, le décalage temporel négatif étant ajouté à un éventuel décalage temporel préexistant. 6. Procédé selon la revendication 5, dans lequel on détermine la valeur du décalage temporel négatif de chaque calculateur par tirage au sort aléatoire, la valeur étant comprise entre zéro et la valeur de la plus petite période d'émission de trame du calculateur. 7. Système de lissage des pics de charge d'un réseau de données en temps réel, caractérisé par le fait qu'il comprend : des moyens pour détecter les pics de charge apparaissant dans le réseau de données, des moyens de comptage du nombre de pics de charge détectés sur une fenêtre d'intégration présentant une première durée, la fenêtre d'intégration se déplaçant avec le temps, des moyens de détermination d'une situation de phase transitoire de pics de charge si le nombre de pics de charge détectés est supérieur à un premier seuil, et des moyens de protection du réseau de données. 8. Système selon la revendication 7, dans lequel les moyens de protection du réseau de données peuvent comprendre des moyens d'autolissage des pics de charge par application d'un décalage temporel distinct pour chacun des calculateurs connectés au réseau de données impliqués dans la phase transitoire de pics de charge.