Brevet FR3006533A1 — publié le 20141205

L'invention concerne un composant et un procédé de gestion de communication destinés à organiser des échanges de données entre des équipements communicants d'un réseau de type Ethernet. ARRIERE PLAN DE L'INVENTION Les architectures des systèmes avioniques modernes doivent répondre à des exigences de conception particulièrement contraignantes, notamment en matière de performance, de sécurité et de fiabilité des systèmes, mais aussi en matière de masse des différents équipements com- posant ces systèmes (calculateurs, concentrateurs de données, capteurs, etc.) et des câbles connectant entre eux ces équipements. Ces différentes exigences « techniques » ont souvent tendance à orienter les concepteurs d'architectures vers des solutions opposées ; elles sont en outre elles-mêmes susceptibles d'entrer en conflit avec des objectifs en terme de coûts (coûts de développement, coûts récurrents de fabrication des équipements, etc.). Le choix des bus de données et des protocoles de communication utilisés dans les architectures pour supporter les communications entre les différents équipements est typiquement soumis à ce type de problématiques. Ainsi, dans un système de commandes de vol électriques présentant une architecture redondante au sein de la- quelle sont intégrés de nombreux équipements, il est fondamental, d'une part, d'assurer des durées de transmission de données les plus courtes possibles et, d'autre part, de réduire au maximum les liens physiques entre les équipements de l'architecture, tout en maintenant des coûts raisonnables de développement et de fabrication. Les différentes solutions disponibles présentent chacune des désavantages bien connus : lenteur des communications et masse des câbles pour les normes ARINC 429 et MIL-STD-1553, coût de mise en oeuvre d'un réseau AFDX, etc. OBJET DE L'INVENTION L'invention a pour objet un composant et un procédé de gestion de communication destinés à organiser des échanges de données de manière simple, sûre, rapide, et peu coûteuse. RESUME DE L'INVENTION En vue de la réalisation de ce but, on propose un composant de gestion de communication destiné à organiser des échanges de données entre des équipements communicants d'un réseau de type Ethernet, le composant de gestion comportant : - des moyens d'interface pour connecter le composant de gestion aux équipements communicants ; - des moyens de distribution adaptés à acquérir et à distribuer via les moyens d'interface des données entrantes provenant de chaque équipement communicant vers les autres équipements communicants ; - des moyens de traitement agencés pour définir au moins un groupe d'émission et un groupe de réception constitués par des équipements communicants, et pour piloter les moyens de distribution de manière à ce que les données entrantes provenant d'un équipement particulier dit équipement émet- teur appartenant au groupe d'émission soient distribuées aux équipements du groupe de réception, chacun des équipements communicants du groupe d'émission devenant tour à tour équipement émet- teur selon une première séquence prédéfinie répé- tée cycliquement. Le composant de gestion ainsi obtenu est simple et peu coûteux. Il centralise les échanges de données et donc, d'une part, réduit des longueurs de câbles néces- saires à ces échanges, et d'autre part, diminue des temps de transmission des échanges de données. De plus, en organisant de manière séquencée et cyclique ces échanges de données, on diminue encore lesdits temps de transmission. On propose de plus un procédé de gestion de communi- cation destiné à organiser des échanges de données entre des équipements communicants d'un réseau de type Ethernet, le procédé de gestion comportant une étape initiale au cours de laquelle au moins un groupe d'émission et un groupe de réception formés d'équipements communicants sont définis, le procédé comportant des étapes de distri- bution associées chacune à un équipement particulier du groupe d'émission dit équipement émetteur, au cours desquelles les données entrantes provenant de l'équipement émetteur sont distribuées aux équipements communicants du groupe de réception à l'exception de l'équipement émet- teur, chacun des équipements communicants du groupe d'émission devenant tour à tour équipement émetteur selon une première séquence prédéfinie répétée cycliquement. L'invention sera mieux comprise à la lumière de la description qui suit d'un mode de mise en oeuvre particulier non limitatif de l'invention. BREVE DESCRIPTION DES DESSINS Il sera fait référence aux dessins annexés, parmi lesquels : - les figures la à ld représentent schématiquement un composant de gestion de communication de l'invention connecté à des équipements communicants ; - la figure 2 représente schématiquement des étapes de distribution du procédé de gestion de communi- cation de l'invention. DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION Le composant de gestion de communication 1, visible sur les figures la, lb, lc, ld, est ici utilisé dans un système de commandes de vol électriques d'un aéronef. Le composant de gestion 1 comporte des moyens d'interface 2, comprenant notamment des connecteurs permettant de connecter divers câbles au composant de gestion, des moyens de distribution 3, comprenant ici un circuit logique 4 de type FPGA (pour « Field-Programmable Gate Array », que l'on peut traduire par « réseau de portes programmables ») et des moyens de mémoire 5 connectés au FPGA 4, ainsi que des moyens de traitement 6, en l'occurrence ici des éléments de programmation du FPGA permettant de piloter le fonctionnement de celui-ci. Le composant de gestion 1 est relié, via des câbles de connexion connectés aux connecteurs des moyens d'interface 2, à un certain nombre d'équipements communicants appartenant eux aussi au système de commandes de vol, en l'occurrence un premier calculateur 7, un deu- xième calculateur 8, un concentrateur de données 9 et un capteur 10. Les équipements communicants 7, 8, 9, 10 forment ici un réseau Ethernet, c'est à dire qu'ils échangent entre eux des données grâce à un protocole Ethernet, cet échange de données ayant un débit de l'ordre de 100 mégabits par seconde. Le premier calculateur 7 et le deuxième calculateur 8 sont tous deux agencés pour émettre et recevoir des données via le composant de gestion 1, à destination et en provenance des autres équipements communicants. Le concentrateur de données 9 est ici uniquement agencé pour recevoir des données provenant des autres équipements communicants via le composant de gestion 1. Le concentrateur de données 9 peut éventuellement par ailleurs être adapté à transmettre des données, mais ces données ne sont pas transmises via le composant de gestion 1, et sont destinées à des équipements non évoqués ici. Le capteur 10, quant à lui, est adapté uniquement à émettre des données résultant de mesures qu'il a effectuées. Le FPGA 4 du composant de gestion 1 est connecté à l'ensemble des équipements communicants via les moyens d'interface 2 du composant de gestion 1 et les câbles de connexion. Le FPGA 4 peut ainsi acquérir des données entrantes fournies par les équipements communicants, éven- tuellement stocker ces données entrantes dans les moyens de mémoire 5, et les redistribuer aux autres équipements. Les éléments de programmation 6 sont agencés pour définir un groupe d'émission et un groupe de réception constitués chacun de certains des équipements communi- cants 7, 8, 9, 10 : le groupe d'émission est formé par les équipements communicants 7, 8, 10 adaptés à émettre des données via le composant de gestion 1, et le groupe de réception est formé par les équipements communicants 7, 8, 9 adaptés à recevoir des données via le composant de gestion 1. Le groupe d'émission est donc constitué par l'ensemble des équipements communicants à l'exception du concentrateur de données 9. Le groupe de réception est constitué de l'ensemble des équipements communicants à l'exception du capteur 10. On note ici que la définition des groupes peut être réalisée soit au moment de la pro- grammation du FPGA 4, soit dynamiquement (auquel cas les éléments de programmation 6 sont par exemple communiqués au FPGA via une mémoire vive par un microcontrôleur adapté à détecter la présence et le type des équipements com- municants). On décrit maintenant le fonctionnement de ce composant de gestion. Les éléments de programmation 6 pilotent le FPGA 4 de manière à que les données entrantes provenant d'un équipement particulier dit « équipement émetteur » appar- tenant au groupe d'émission soient distribuées à tous les équipements du groupe de réception, à l'exception de l'équipement émetteur, selon une première séquence prédéfinie répétée cycliquement. Cette première séquence est une suite ordonnée dans laquelle chacun des équipements communicants du groupe d'émission devient tour à tour équipement émetteur. En référence à la figure la, sur laquelle la flèche en trait continu fin Fe représente le cheminement des données entrantes et les flèches en trait pointillé fin Fd représentent la distribution des données entrantes aux équipements communicants du groupe de réception, les données entrantes provenant du premier calculateur 7 sont tout d'abord acquises par le composant de gestion 1 puis transmises de manière successive aux équipements communi- cations du groupe de réception à l'exception du premier calculateur, c'est-à-dire au deuxième calculateur 8 puis au concentrateur de données 9. Puis, en référence à la figure lb, les données entrantes provenant du deuxième calculateur 8 sont transmises de manière successive au concentrateur de données 9 puis au premier calculateur 7. Puis, en référence à la figure lc, les données entrantes provenant du capteur 10 sont transmises de manière successive au premier calculateur 7, au deuxième calculateur 8, et au concentrateur de données 9. Enfin, en référence à la figure ld, les données entrantes provenant du premier calculateur 7 sont à nouveau transmises au deuxième calculateur 8, puis au concentrateur de données 9 : la première séquence se répète cycliquement. Les références des différents éléments des figures lb à ld correspondent bien sûr aux références de la figure la pour les mêmes éléments. Les données entrantes sont ici acquises par le composant de gestion 1 selon une méthode de type « FIFO » (« First In, First Out », que l'on peut traduire par « premier arrivé, premier sorti ») : pour un équipement émetteur particulier, chacune des données entrantes est acquises, éventuellement mémorisée par les moyens de mémoire 6, puis redistribuée vers les équipements du groupe de réception de sorte que la première donnée arrivée est la première donnée distribuée. Avantageusement, les données entrantes provenant de chacun des équipements émetteurs sont distribuées aux équipements communicants du groupe de réception (à l'exception de l'équipement émetteur) au cours d'opérations d'émission successives de durée prédéterminée, une opération d'émission correspondant à la distribution des données entrantes provenant de l'équipement émetteur vers l'un des équipements communicants du groupe de réception. On note ici que les opérations d'émission sont réalisées selon une deuxième séquence répétée cycliquement. En l'occurrence, les données transmises par un équipement émetteur quelconque sont transmises dans l'ordre indiqué par la flèche en trait épais Fo. Avantageusement, la première opération d'émission d'un équipement émetteur débute à la fin de la première opération d'émission de l'équipement émetteur le précédant dans la première séquence. Ainsi, chacun des équipements communicants du groupe d'émission émet tour à tour ses données à un instant pré-définie et pendant une durée prédéterminée : on simplifie ainsi les échanges de données et le composant de gestion lui-même, et on réalise des échanges de données rapides et sûrs. On décrit maintenant le procédé de gestion de commu- nication de l'invention, qui ici est mis en oeuvre par le composant de gestion. Le procédé de gestion comporte une étape initiale, au cours de laquelle le groupe d'émission et le groupe de réception sont définis, le groupe d'émission étant ici composé du premier calculateur 7, du deuxième calculateurs 8 et du capteur 10, et le groupe de réception étant ici composé du premier calculateur 7, du deuxième calcu- lateur 8 et du concentrateur de données 9. Le procédé de gestion comporte de plus des opérations d'acquisition 0a7, 0a8, °al°, associées à chacun des équipements du groupe d'émission, c'est-à-dire respectivement au premier calculateur 7, au deuxième calcu- lateur 8, au capteur 10, chaque opération d'acquisition 0a7, 0a8, °al° consistant ici à acquérir les données entrantes provenant de l'équipement correspondant du groupe d'émission. Le procédé de gestion comporte en outre des étapes de distribution Ed7, Ed8, Ed10, associées chacune à un équipement particulier du groupe d'émission dit équipement émetteur, au cours desquelles les données entrantes provenant de l'équipement émetteur sont distribuées aux équipements communicants du groupe de réception, chacun des équipements communicants du groupe d'émission deve- nant tour à tour équipement émetteur selon une première séquence prédéfinie répétée cycliquement. Les étapes de distribution mises en oeuvre pendant une certaine durée Tl, ainsi que les opérations d'acquisition sont visibles à la figure 2. Chacune des étapes de distribution Ed7, Ed8, Ed10 comporte des opérations d'émission successives de durée prédéterminée 0e7, 0e8, 0e9, une opération d'émission correspondant à la distribution des données entrantes provenant de l'équipement émetteur vers l'un des équipements communi- cants du groupe de réception. L'opération 0e7 correspond en l'occurrence à une distribution de données vers le premier calculateur 7, l'opération 0e8 vers le deuxième calculateur 8, l'opération 0e9 vers le concentrateur de données 9. On voit bien ici que les opérations d'émission sont réalisées selon la deuxième séquence répétée cycliquement : l'opération 0e8 succède systématiquement à l'opération 0e7, l'opération 0e9 à l'opération 0e8, l'opération 0e7 à l'opération 0e9. La première opération d'émission d'une étape de dis- tribution débute à la fin de la première opération d'émission de l'étape de distribution précédente. On voit sur la figure 2 que l'étape Ed7 succède à l'étape Ed10 : la première séquence prédéfinie est répétée cycliquement. On remarque que dans la durée Tl représenté sur la figure 2, les opérations d'acquisition sont réalisées à des instants non prédéterminés, au moment où les données entrantes parviennent au composant de gestion 1. Bien sûr, lors d'une étape de distribution correspondant à un équipement communicant émetteur, seules les données re- çues par le composant de gestion 1 lors de l'étape de distribution précédente sont transmises aux équipements communicants du groupe de réception. Enfin, il est possible d'allouer des durées 12 prédéterminées aux opérations d'acquisition : on remarque par exemple que l'opération d'acquisition °al° associée au capteur 10 a une durée supérieure à la durée prédéterminée : les données supplémentaires, correspondant à la partie hachurée de l'opération d'acquisition, ne sont pas acquises par le composant de gestion. Ces durées 12 peuvent éventuelle- ment être fixes. Ces durées 12 peuvent éventuellement être identiques pour chacun des équipements du groupe d'émission, ou bien être de durée différente selon les équipements. Avantageusement, ces durées 12, lorsqu'elles sont différentes, sont toutefois multiples d'un temps élémentaire, ce qui permet de simplifier le procédé. L'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation particuliers qui viennent d'être décrits, mais, bien au contraire, couvre toute variante entrant dans le cadre de l'invention telle que définie par les revendications. Il est notamment possible que les données entrantes provenant de chacun des équipements du groupe d'émission soient distribuées aux équipements communicants du groupe de réception, lors de chacune des étapes de distribution, au cours d'une seule opération d'émission commune à tous les équipements communicants du groupe de réception. Il est aussi possible que ces données soient distribuées à plusieurs équipements communicants du groupe de réception au cours d'une seule opération d'émission. Les moyens de distribution peuvent comporter un au- tre type de circuit logique, par exemple un ASIC, ou bien un autre composant pouvant réaliser des opérations logiques, par exemple un microcontrôleur. Le protocole de communication utilisé peut être un protocole autre que le protocole Ethernet (à condition tout de même qu'il s'agisse d'un protocole apte à assurer des communications sûres et rapide, telles celles mises en oeuvre dans des applications avioniques), et le débit des échanges de données peut être différent de 100 méga- bits par seconde. Il est possible de prévoir qu'à chaque équipement émetteur soit associé un groupe de réception particulier, par exemple : l'équipement 7 n'émet des données que vers les équipements 8 et 9, l'équipement 8 n'émet des données que vers l'équipement 9, l'équipement 9 n'émet des données que vers l'équipement 7 et l'équipement 10 émet des données vers tous les autres équipements. Un groupe peut donc ne comprendre qu'un seul équipement. A l'inverse, tous les équipements pourraient être amenés à émettre des données vers tous les autres équipements : dans ce cas, il est prévu au départ que tous les équipements appartiennent au groupe d'émission et au groupe de réception. Bien que l'on ait choisi d'illustrer l'invention avec quatre équipements connectés au composant de ges- tion, il est bien sûr possible de connecter audit composant de gestion un nombre différent d'équipements. REVENDICATIONS1. Composant de gestion de communication (1) des- tiné à organiser des échanges de données entre des équi- pements communicants (7, 8, 9, 10) d'un réseau de type Ethernet, le composant de gestion (1) comportant : - des moyens d'interface (2) pour connecter le composant de gestion (1) aux équipements communicants ; - des moyens de distribution (3) adaptés à acqué- rir et à distribuer via les moyens d'interface (2) des données entrantes provenant de chaque équipement communicant vers les autres équipements communicants ; - des moyens de traitement (6) agencés pour définir au moins un groupe d'émission et un groupe de récep- tion constitués par des équipements communicants, et pour piloter les moyens de distribution de manière à ce que les données entrantes provenant d'un équipement particulier dit équipement émetteur appartenant au groupe d'émission soient distribuées aux équipements du groupe de réception à l'exception de l'équipement émetteur, cha- cun des équipements communicants du groupe d'émission devenant tour à tour équipement émetteur selon une première séquence prédéfinie répétée cycliquement. 2. Composant de gestion de communication selon la revendication 1, dans lequel les données entrantes prove- nant d'un équipement émetteur sont distribuées aux équipements communicants du groupe de réception au cours d'une ou de plusieurs opérations d'émission (0e7, 0e8, 0e9) successives de durée prédéterminée, une opération d'émission correspondant à la distribution des données entrantes provenant de l'équipement émetteur vers au moins un des équipements communicants du groupe de réception. 3. Composant de gestion de communication selon l'une des revendications précédentes, dans lequel lesopérations d'émission sont réalisées selon une deuxième séquence prédéfinie répétée cycliquement. 4. Composant de gestion de communication selon l'une des revendications 2 à 3, dans lequel la première opération d'émission d'un équipement émetteur débute à la fin de la première opération d'émission de l'équipement émetteur le précédant dans la première séquence. 5. Composant de gestion de communication selon l'une des revendications précédentes, dans lequel au moins un équipement communicant n'est pas adapté à géné- rer des données vers d'autres équipements communicants via le composant de gestion et n'est donc pas affecté au groupe d'émission. 6. Composant de gestion de communication selon l'une des revendications précédentes, dans lequel au moins un équipement communicant n'est pas adapté à recevoir des données provenant d'autres équipements communicants via le composant de gestion (1) et n'est donc pas affecté au groupe de réception. 7. Composant de gestion de communication selon l'une des revendications précédentes, dans lequel les données entrantes sont acquises selon une méthode de type FIFO. 8. Composant de gestion de communication selon l'une des revendications précédentes, dans lequel un dé- bit des échanges de données est de l'ordre de 100 mégabits par seconde. 9. Composant de gestion de communication selon l'une des revendications précédentes, dans lequel les moyens de distribution (3) comportent un circuit logique (4) de type FPGA ou ASIC. 10. Procédé de gestion de communication destiné à organiser des échanges de données entre des équipements communicants d'un réseau de type Ethernet, le procédé de gestion comportant une étape initiale au cours de la-quelle au moins un groupe d'émission et un groupe de réception formés d'équipements communicants sont définis, le procédé comportant des étapes de distribution (Ed7, Ed8, Ed10) associées chacune à un équipement particulier du groupe d'émission dit équipement émetteur, au cours desquelles les données entrantes provenant de l'équipement émetteur sont distribuées aux équipements communicants du groupe de réception à l'exception de l'équipement émetteur, chacun des équipements communi- cants du groupe d'émission devenant tour à tour équipe- ment émetteur selon une première séquence prédéfinie répétée cycliquement. 11. Procédé de gestion selon la revendication 10, dans lequel chaque étape de distribution comporte une ou plusieurs opérations d'émission (0e7, 0e8, 0e9) successi- ves de durée prédéterminée (12), une opération d'émission correspondant à la distribution des données entrantes provenant de l'équipement émetteur vers au mois un équipement communicant du groupe de réception. 12. Procédé de gestion selon l'une des revendica- tions 10 et 11, dans lequel la première opération d'émission d'une étape de distribution débute à la fin de la première opération d'émission de l'étape de distribution précédente. 13. Procédé de gestion selon l'une des revendica- tions 10 à 12, dans lequel la durée prédéterminée (12) est la même pour chacune des étapes de distribution associées à chaque équipement du groupe d'émission. 14. Procédé de gestion selon l'une des revendica- tions 10 à 12, dans lequel la durée prédéterminée (12) diffère pour au moins deux étapes de distribution associées à deux équipements différents du groupe d'émission, ladite durée prédéterminée étant multiple d'un même temps élémentaire.