Brevet FR3007915A1 — publié le 20150102

Système de transmission d'informations commuté utilisable par exemple 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 induits par certaines utilisations de cette topologie. Il apparaît 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 temporelle de circulation dans le réseau. Selon d'autres caractéristiques du système selon l'invention, prises seules ou en combinaison : - la priorité temporelle est définie par l'âge du message; - les niveaux de priorité fonctionnelle sont prioritaires sur les niveaux de priorité temporelle; les informations de priorité sont intégrées au moins en partie dans les messages; les commutateurs comportent des moyens de gestion de la circulation des messages en fonction de leur âge; les commutateurs sont adaptés pour faire passer en priorité les messages les plus jeunes; les commutateurs du réseau partagent une référence temporelle commune; les équipements électroniques du réseau partagent une référence temporelle commune; la priorité temporelle est définie par l'instant d'entrée du message sur le réseau; la priorité temporelle est définie par l'instant de création du message par l'équipement. 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, et - 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. 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 temporelle de circulation dans le réseau. Ces informations de priorité temporelle dépendent alors non plus des messages des fonctions supportées par les équipements électroniques mettant en oeuvre celles-ci, mais sont établies en fonction du temps et notamment par l'âge de celles-ci par exemple. Ainsi, par exemple, un message émis par un équipement donné à travers son commutateur de réseau associé, pourra être associé à une référence temporelle comme par exemple son instant d'émission sur le réseau. De façon classique, cet instant d'émission peut être intégré dans le message comme par exemple une partie d'information dans l'entête de celui-ci. Le message est alors amené à circuler dans le réseau et les commutateurs sont équipés de moyens permettant de gérer la circulation de ces messages en fonction de leur âge c'est-à-dire par exemple en fonction de la différence entre l'instant d'émission enregistré dans l'entête du message et l'instant courant. Bien entendu les niveaux de priorité fonctionnelle sont prioritaires sur les niveaux de priorité temporelle. De plus les moyens de commutation sont adaptés pour faire passer par exemple en priorité les messages les plus jeunes sur le réseau, la priorité temporelle de chaque message étant ainsi décrémentée lors de chaque passage de ce message dans un commutateur. En effet les messages émis par l'équipement associé au commutateur traversé seront de priorité temporelle supérieure car étant plus jeunes. Ils ont en effet été générés plus récemment que les autres. On conçoit ainsi que pour avoir une référence commune permettant de gérer cette priorité temporelle, les commutateurs de réseaux peuvent partager une référence temporelle commune de même que les équipements électroniques de celui-ci. Enfin on notera que la priorité temporelle peut être définie par l'instant d'entrée du message sur le réseau ou encore l'instant de création du message par l'équipement. On a illustré de façon schématique un tel fonctionnement sur la figure 2. On reconnaît en effet sur cette figure 2, quatre commutateurs respectivement 20, 21, 22 et 23, associés à quatre équipements 24, 25, 26 et 27 respectivement. Ces commutateurs sont raccordés en série par l'intermédiaire d'un réseau désigné par la référence générale 28. Ces différents commutateurs et/ou équipements sont associés à une référence de temps commune désignée par la référence générale 29. On voit ainsi à la lumière de cette figure, qu'un message émis par l'équipement 24 à travers le commutateur 20 se verra affecter, dans une priorité fonctionnelle donnée relative à la fonction, une priorité temporelle correspondant par exemple à son instant d'émission sur le réseau. Lors de son passage dans le commutateur 21, le message perd un niveau de priorité temporelle par rapport au message émis par l'équipement 25 associé au commutateur 21 et ainsi de suite, les priorités temporelles se décrémentant au fur et à mesure des passages des messages dans les commutateurs. L'écart entre l'heure courante du passage successif du message dans les commutateurs 21, 22, 23 et l'heure d'émission de ce message sur le réseau ne faisant que croître. C'est ainsi que l'on assimile que la priorité est déterminée en fonction de l'âge du message, les messages les plus jeunes étant par exemple les plus prioritaires selon cette priorité temporelle. Ainsi on introduit un niveau de priorité pour chacun des flots logiques élémentaires de niveau de priorité temporelle par complément au niveau de priorité fonctionnelle. Cet ajout d'un niveau de priorité spécifique permet donc d'ouvrir les boucles de dépendance temporelle et donc de les annuler dans la mesure où chaque priorité temporelle est décrémentée au passage successif de chaque unité de raccordement de commutation telle que par exemple un commutateur et ce à partir d'un niveau de priorité fixé à l'émission de chaque flot logique. On peut ainsi pour chacun des flots logiques élémentaires affecter un niveau de priorité à l'émission qui correspond par exemple à l'instant courant d'émission de celui-ci sur le réseau. Une heure globale servant de référence temporelle commune peut alors être gérée transversalement pour l'ensemble des équipements du réseau, à savoir les émetteurs ou encore les commutateurs. Ainsi chaque équipement du réseau voit et dispose de cette heure globale commune. A l'émission de l'information l'heure courante issue de la dernière heure reçue est insérée par l'équipement émetteur à l'information émise au niveau de la trame. Cette information émise est associée à un flot logique élémentaire. Lors de la propagation, la priorité temporelle est décrémentée à chaque passage dans un port de sortie d'un commutateur et ce jusqu'au dernier commutateur traversé. Ce décrément au niveau inférieur est alors associé à l'écart entre l'heure courante de passage de l'information dans le port de sortie du commutateur et l'heure d'émission contenue dans l'information au niveau trame. On conçoit ainsi que plus l'information progresse dans le réseau à savoir plus l'information passe d'un commutateur à un autre plus l'écart avec l'heure d'émission augmente et donc plus la priorité temporelle de l'information diminue. Les situations d'interdépendance sont alors rompues dans la mesure où l'application de la base temporelle permet de gérer de façon indépendante les informations de chaque flot logique élémentaire provenant d'équipements connectés à ces commutateurs successifs. Des informations de même priorité temporelle proviennent alors uniquement d'équipements raccordés au même commutateur. La priorité temporelle ne modifie pas la priorité fonctionnelle dans la mesure où celle-ci correspond toujours à un niveau intermédiaire s'appliquant à l'intérieur de la priorité fonctionnelle de chaque information de chaque flot logique. Deux flots logiques ou deux informations ayant une priorité fonctionnelle différente se verront alors transmis selon les mêmes principes à savoir que le flot de priorité fonctionnelle supérieur reste toujours plus prioritaire que celui de moindre priorité fonctionnelle. Pour deux niveaux identiques de priorité fonctionnelle le flot élémentaire ou l'information de priorité temporelle supérieure a la plus grande priorité au niveau du même port de sortie de ce commutateur. Chaque commutateur gère alors flot logique élémentaire par flot logique élémentaire ou information par information, la priorité temporelle en plus de la priorité fonctionnelle sans rompre la priorité fonctionnelle et ce au niveau de chacun de ces ports de sortie, à partir de l'heure courante issue de l'heure globale réseau et de l'heure d'émission associée à l'information. L'implémentation des flots logiques élémentaires ou informations reste prédéfinie unique et statique. La topologie est fixe c'est-à-dire que la position respective des équipements et des commutateurs est totalement connue lors de la construction physique et logique du réseau. Le décrément s'effectue dans le sens de propagation de chaque flot logique élémentaire ou de chaque information au passage de chaque commutateur. L'écart entre l'heure courante et l'heure d'émission de l'information ne fait que croître et la priorité temporelle de l'information ne fait que diminuer à chaque passage de commutateur. Les flots logiques élémentaires ou informations issus d'un équipement en aval par rapport à ceux émis par des équipements en amont par rapport au sens de propagation des informations seront donc plus prioritaires et ce, pour le même niveau de priorité fonctionnelle, et ne rentreront pas en conflit de boucles de dépendance temporelle. 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. 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, utilisable notamment dans des applications avioniques, du type comprenant une pluralité d'équipements électroniques (24, 25, 26, 27) adaptés pour émettre des messages discrets sur un réseau de transmission (28), et dont chacun des équipements est raccordé à un commutateur de réseau (20, 21, 22, 23), 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 temporelle de circulation dans le réseau. 2.- Système de transmission d'informations commuté selon la revendication 1, caractérisé en ce que la priorité temporelle est définie par l'âge du message. 3.- Système de transmission d'informations commuté selon la revendication 2, caractérisé en ce que les niveaux de priorité fonctionnelle sont prioritaires sur les niveaux de priorité temporelle. 4.- Système de transmission d'informations commuté selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les informations de priorité sont intégrées au moins en partie dans les messages. 5.- Système de transmission d'informations commuté selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les commutateurs (20, 21, 22, 23) comportent des moyens de gestion de la circulation des messages en fonction de leur âge. 6.- Système de transmission d'informations commuté selon la revendication 5, caractérisé en ce que les commutateurs (20, 21, 22, 23) sont adaptés pour faire passer en priorité les messages les plus jeunes. 7.- Système de transmission d'informations commuté selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les commutateurs (20, 21, 22, 23) du réseau partagent une référence temporelle commune. 8.- Système de transmission d'informations commuté selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les équipements électroniques (24, 25, 26, 27) du réseau partagent une référence temporelle commune. 9.- Système de transmission d'informations commuté selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la priorité temporelle est définie par l'instant d'entrée du message sur le réseau. 10.- Système de transmission d'informations commuté selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la priorité temporelle est définie par l'instant de création du message par l'équipement.