Brevet FR3003108A1 — publié le 20140912

Réseau de communication redondant pour aéronef La présente invention concerne un réseau de communication interne d'un aéronef entre plusieurs entités regroupées en au moins deux voies, les entités d'une même voie étant alimentées par un même réseau d'alimentation, comprenant un ensemble de commutateurs réseau au travers desquels les entités sont reliées pour communiquer entre elles, deux entités d'une même voie étant reliées entre elles au travers d'au moins deux commutateurs réseau différents. Certaines plateformes avioniques modulaires intégrées (IMA, en anglais Integrated Modular Avionic) utilisent un réseau conforme à la norme ARINC 664 Part 7. Ces réseaux permettent une communication entre les entités connectées qui respectent des contraintes en termes de temps de transit, de ségrégation, de routage statique des différents flux d'informations et de disponibilité. Cette disponibilité est assurée notamment par plusieurs voies d'alimentation électrique des équipements reliés au réseau et par une redondance complète des voies de transmission d'informations. Afin d'assurer la redondance complète du réseau, chaque entité comporte deux interfaces de connexion au réseau qui sont reliées à deux sous-réseaux distincts. Chaque sous-réseau assurant la redondance comporte ses propres commutateurs réseaux, couramment désignés « switch » en anglais. Ces commutateurs réseau permettent d'assurer un routage des échanges entre les entités connectées. La redondance telle qu'appliquée dans l'état de la technique permet un haut niveau de disponibilité du réseau, puisque la perte d'un commutateur réseau n'entraîne aucune perte de communication, puisque les entités connectées au commutateur réseau perdu, sont également connectés à un autre commutateur réseau, qui lui assure la communication des informations. De même, la perte d'une voie d'alimentation n'a pas d'impact sur les autres entités alimentées depuis une autre voie d'alimentation, ces entités étant toujours connectées au travers de deux commutateurs réseau au moins. L'inconvénient de la solution existante est de nécessiter un grand nombre de commutateurs réseau. En particulier, la proportion entre le nombre de commutateurs réseau et le nombre d'entités connectées est d'autant plus grande que le nombre d'entités est réduit. La présence de deux commutateurs réseau distincts pour assurer la connexion redondante de deux entités, a un impact négatif sur la masse et le volume nécessaire à l'installation d'une plateforme avionique modulaire intégrée basée sur un réseau ARINC 664 Part 7. L'invention a pour but de proposer un réseau de communication interne d'un aéronef, dont la masse et le volume résultant de l'usage de commutateurs réseau redondant est réduit tout en préservant les niveaux attendus en termes de performance et de sécurité, à savoir le temps de transit et la ségrégation des flux d'informations, ainsi que en termes de disponibilité, à savoir la robustesse à la perte d'un commutateur réseau ou d'une voie d'alimentation. A cet effet, l'invention a pour objet un réseau de communication interne d'un aéronef entre plusieurs entités regroupées en au moins deux voies du type précité, caractérisé en ce qu'au moins un même commutateur réseau assure la connexion entre elles de deux entités d'une même voie ainsi que la connexion entre elles de deux entités d'une autre voie. Selon des modes particuliers de réalisation, le réseau comporte l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : - le réseau est propre à assurer un acheminement des flux d'informations par des liaisons virtuelles, assurant une ségrégation permettant d'isoler les flux d'informations circulant sur le réseau. - le réseau est conforme à la norme ARINC 664 Part 7; - depuis un même commutateur, les entités d'une même voie ne sont reliées qu'entre elles ; - au moins un commutateur réseau est relié pour son alimentation au réseau d'alimentation auquel sont reliées les entités de la voie correspondante ; - au moins un commutateur réseau est relié pour son alimentation, au travers d'un organe de commutation à un ou plusieurs autres réseaux d'alimentation ; - les commutateurs réseau sont reliés entre eux par une unique liaison inter-voies ; - les commutateurs réseau sont reliés entre eux par des liaisons inter-voies ; - le ou chaque liaison inter-voies relie des parties des commutateurs auxquelles sont reliées des entités de voies différentes ; - ledit réseau comporte des entités regroupées en deux paires de voies, les entités d'une même voie étant alimentées par un même réseau d'alimentation, un même commutateur réseau assure la connexion entre elles de deux entités de la même voie ainsi que la connexion entre elles de deux entités de l'autre voie de la même paire de voie, et des liaisons inter-paires assurant la liaison entre eux de commutateurs réseau auxquels sont connectés des entités de paires de voies différentes ; et - ledit réseau comporte des entités regroupées en n voies, n étant strictement supérieur à 2, un même commutateur réseau assure, pour les n voies, la connexion entre elles de deux entités de la même voie. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins, sur lesquels : - la figure 1 est une vue schématique d'un mode de réalisation d'un réseau de communication selon l'invention ; - la figure 2 est une vue schématique de la connexion d'entités d'un réseau selon l'invention à un même commutateur réseau ; la figure 3 est une vue schématique d'un autre mode de réalisation d'un réseau de communication selon l'invention ; et - la figure 4 est une vue schématique d'encore un autre mode de réalisation d'un réseau de communication selon l'invention. Le réseau 10 illustré sur la figure 1 est un réseau répondant à la norme ARINC 664 Part 7. En particulier, ce réseau met en oeuvre une ségrégation des flux d'informations circulant sur le réseau permettant d'isoler ces flux les uns des autres. A cet effet, il met en oeuvre, comme connu en soi, des liaisons virtuelles agissant pour un flux d'informations donné, comme la virtualisation d'un lien physique sur le réseau partagé ARINC 664 Part 7. Ces liaisons virtuelles sont connues sous l'appellation « virtual links » en anglais. Le réseau 10 comporte quatre entités ou abonnés 11, 12; 21, 22. Ces entités sont des capteurs, des actionneurs ou des calculateurs mis en oeuvre pour le fonctionnement de l'aéronef. Les entités 11, 12 appartiennent à une première voie, c'est-à-dire qu'elles sont alimentées en énergie électrique depuis un premier réseau d'alimentation 31. Les entités 21, 22 appartiennent à une deuxième voie alimentée par un réseau d'alimentation 32. Les réseaux d'alimentation 31 et 32 sont indépendants. Le réseau 10 comporte deux commutateurs réseau 41, 42 permettant d'assurer une connexion physique deux à deux entre des entités du réseau pour assurer une communication des informations entre ces entités. Comme connu en soi, un commutateur réseau est un équipement qui relie plusieurs segments (câbles ou fibres) qui permet de créer des circuits virtuels. Il s'agit le plus souvent d'un boîtier disposant de plusieurs ports par exemple au nombre de 24 comme illustré sur la figure 2. Le commutateur réseau est propre à déterminer le port de destination d'une information en fonction de l'adresse à laquelle cette information est destinée. Le commutateur réseau 41 est considéré comme faisant partie de la première voie. Il est relié pour son alimentation au réseau 31. Le commutateur réseau 42 est lui relié au réseau d'alimentation 32. Pour assurer une redondance de l'alimentation, le commutateur réseau 41 est également relié au réseau d'alimentation 32 par un contacteur 51 ou tout autre organe de commutation et symétriquement, le commutateur réseau 42 est relié pour son alimentation au réseau d'alimentation 31 par un contacteur 52 ou tout autre organe de commutation. Les contacteurs 51 et 52 sont normalement ouverts et sont propres à être fermés en cas de rupture du réseau d'alimentation 31, 32 assurant normalement l'alimentation respectivement du commutateur réseau 41, 42. Ainsi, le commutateur réseau 51 pourra être fermé en cas de rupture d'alimentation du réseau 31 et symétriquement le commutateur réseau 52 pourra être fermé en cas de rupture d'alimentation du réseau 32. En variante, les contacteurs 51 et 52 sont intégrés physiquement aux commutateurs 41 et 42. Conformément à la norme ARINC 664 Part 7, chaque entité 11, 12, 21, 22 comporte deux interfaces de communication. Chaque entité est reliée par l'une de ces interfaces au commutateur réseau 41 et par son autre interface, au commutateur réseau 42. Chaque entité d'une voie est ainsi reliée à une autre entité de la même voie à la fois au travers du commutateur réseau 41 et du commutateur réseau 42. Plus précisément, les entités 11 et 12 sont reliées l'un à l'autre au travers d'une première partie 41A, 42B respectivement du commutateur réseau 41 et du commutateur réseau 42. De même, les entités 21 et 22 sont reliées l'une à l'autre, d'une part, au travers d'une seconde partie 41B du commutateur réseau 41, et, d'autre part, au travers d'une seconde partie 42A du commutateur réseau 42. Dans ces conditions, chaque commutateur réseau assure la connexion entre elles de deux entités d'une même voie et la connexion entre elles de deux entités de l'autre voie. De préférence, dans une partie 41A, 41B, 42A, 42B d'un commutateur réseau, les entités d'une même voie ne sont reliées qu'entre elles. Avantageusement, les entités 11, 12 de la première voie d'une part et les entités 21, 22 de la seconde voie d'autre part, ne sont pas reliées entre elles aux travers des commutateurs réseau 41, 42. Les ports formant chaque partie du commutateur sont par exemple attribués à l'une ou l'autre des parties en fonction de leur proximité entre eux de façon à faciliter les câblages de chaque partie du commutateur. Chaque partie du commutateur peut disposer d'un nombre de ports différents de l'autre partie en fonction de la nature et du nombre des entités de chaque voie. Avec un tel agencement, on conçoit que chaque entité est reliée à une autre entité au travers de deux commutateurs réseau distincts, mais que les commutateurs réseau sont tous partagés pour assurer dans leur première partie 41A, 42B des liaisons entre les entités de la voie 1 et dans leur deuxième partie 42A, 418 des liaisons entre les entités de la voie 2. De ce fait, le nombre de commutateurs réseau, et donc le volume occupé par ceux-ci, ainsi que la masse de l'ensemble des commutateurs réseau sont réduits par rapport à l'état de la technique où quatre commutateurs réseau sont mis en oeuvre, tout en conservant une même robustesse à la perte d'un commutateur réseau, puisque la communication entre deux entités est toujours assurée par l'autre commutateur réseau. De même, en cas de perte d'une voie d'alimentation, les entités de la voie toujours alimentée peuvent communiquer, même en l'absence des lignes d'alimentation supplémentaires via les contacteurs 51 et 52. Les lignes d'alimentation supplémentaires via les contacteurs 51 et 52 permettent de garder deux commutateurs réseau pleinement fonctionnels pour la communication si l'autre voie a perdu son alimentation. En variante, des liaisons inter-voies 63, 64 sont prévues entre les commutateurs réseau 41 et 42 pour assurer la communication entre les entités des deux voies si nécessaire. Les première et seconde parties correspondantes, 41A, 42A d'une part, et 41B, 42B d'autre part, des deux commutateurs réseau sont connectées entre elles pour assurer une redondance pour les communications inter-voies. En variante, seule une unique liaison inter-voies par exemple 63 est prévue et les flux entre les premières parties des deux commutateurs réseau d'une part, et les secondes parties des deux commutateurs réseau d'autre part, sont véhiculés sur la même unique liaison en étant routés sur des liaisons virtuelles différentes suivant les parties des commutateurs réseau concernées. L'existence de deux liaisons inter-voies 63, 64 physiquement reliées chacune aux ports leur correspondant présente l'avantage de faciliter la certification du dispositif et peut également permettre d'éviter que la liaison inter-voie devienne un goulot d'étranglement. Sur la figure 2 est illustré un exemple d'un commutateur réseau 41 disposant de 24 voies d'entrée. Comme connu en soi, le commutateur réseau comporte un circuit d'alimentation 65, une unité de traitement 66 et une mémoire 67, dans laquelle sont mémorisées les connexions assurées entre les différents ports. L'unité de traitement 66, comme connu en soi, est propre à assurer le routage des informations entre les entités, suivant une table de connexion mémorisée dans la mémoire 67, cette table contenant les adresses des entités avec les ports correspondants. Dans l'exemple illustré sur la figure 2, le réseau comporte, outre les entités 11, 12, 21 et 22 illustrées sur la figure 1, des entités supplémentaires 71, 72 appartenant à la voie 1 et des entités supplémentaires 81, 82 appartenant à la voie 2. Sur cette figure, des liaisons virtuelles assurant la ségrégation entre ces liaisons, sont illustrées à titre d'exemple. Une première liaison virtuelle 91 assure la connexion entre les entités 11, 12 et 71. Une seconde liaison virtuelle 92 assure une liaison entre les entités 71, 72. Ainsi, l'entité 71, reliée à un unique port, participe au travers de ce port à deux liaisons virtuelles ségréguées 91 et 92. De manière analogue, une liaison virtuelle 93 est illustrée entre les entités 21, 81 et 82, et une seconde liaison virtuelle 94 existe entre les entités 82 et 22. Sur la figure 3 est illustré un réseau 100 comportant quatre voies d'entités regroupées deux à deux en deux paires de voies formant deux sous-réseaux 101 et 102, chacun identique au réseau 10 de la figure 1.Les éléments constituant le sous-réseau 101 reprennent les références des éléments correspondants de la figure 1 augmentées de 100 alors que les éléments du sous-réseau 102 reprennent les mêmes références augmentées de 200. Les entités des quatre voies sont des entités distinctes et ne sont pas des entités redondantes les unes des autres. Afin d'assurer une communication entre les entités connectées aux réseaux d'alimentation 131, 132 d'une part, et les entités connectées aux réseaux d'alimentation 231, 232 d'autre part, une première liaison inter-paires 301 existe entre les premières parties 142A, 241A des commutateurs réseau 142 et 241, alors qu'une seconde liaison 302 existe entre les secondes parties 141B, 242B des commutateurs réseau 141 et 142. On conçoit ainsi que pour réduire le nombre de commutateurs réseau, tout en assurant une redondance conforme à la norme ARINC 664 Part 7, les commutateurs réseau sont avantageusement partagés entre des entités de seulement deux voies. Ainsi, un même commutateur réseau assure la connexion entre elles d'entités de seulement deux voies. En variante et pour réduire encore davantage le nombre de commutateurs réseau, pour un réseau comportant n voies de communication, il est possible d'utiliser chaque commutateur en exploitant chaque commutateur en n parties si le nombre de ports du commutateur le permet. Un même commutateur réseau assure, alors pour les n voies, la connexion entre elles des entités de la même voie. De préférence, le nombre de commutateurs est alors réduit à 2. Ainsi dans le cas de quatre voies, comme illustré sur la figure 4, deux commutateurs réseau notés 441 et 442 regroupent respectivement les commutateurs réseau 141 et 241 d'une part et les commutateurs réseau 142 et 242 d'autre part. Le commutateur réseau 141 regroupe les quatre parties 141A, 141B, 241A, 241B des commutateurs réseau 141 et 241 alors que le commutateur réseau 442 regroupe les quatre parties 142A, 142B, 242A, 242B des commutateurs réseau 142 et 242.5 REVENDICATIONS1.- Réseau de communication (10; 100) interne d'un aéronef entre plusieurs entités (11, 12, 21, 22 ; 111, 112, 121, 122, 211, 212, 221, 222) regroupées en au moins deux voies, les entités d'une même voie étant alimentées par un même réseau d'alimentation (31, 32; 131, 132, 231, 232), comprenant un ensemble de commutateurs réseau (41, 42 ; 141, 142, 241, 242) au travers desquels les entités sont reliées pour communiquer entre elles, deux entités d'une même voie étant reliées entre elles au travers d'au moins deux commutateurs réseau différents, caractérisé en ce qu'au moins un même commutateur réseau (41, 42; 141, 142, 241, 242) assure la connexion entre elles de deux entités d'une même voie ainsi que la connexion entre elles de deux entités d'une autre voie. 2.- Réseau de communication selon la revendication 1, caractérisé en ce que le réseau est propre à assurer un acheminement des flux d'informations par des liaisons virtuelles, assurant une ségrégation permettant d'isoler les flux d'informations circulant sur le réseau. 3.- Réseau de communication selon la revendication 2, caractérisé en ce que le réseau est conforme à la norme ARINC 664 Part 7. 4.- Réseau de communication selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que depuis un même commutateur, les entités d'une même voie ne sont reliées qu'entre elles. 5.- Réseau de communication selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que, au moins un commutateur réseau (41, 42 ; 141, 142, 241, 242) est relié pour son alimentation au réseau d'alimentation (31, 32; 131, 132, 231, 232) auquel sont reliées les entités de la voie correspondante. 6.- Réseau de communication selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'au moins un commutateur réseau (41, 42; 141, 142, 241, 242) est relié pour son alimentation, au travers d'un organe de commutation (51, 52; 151, 152; 251, 252) à un ou plusieurs autres réseaux d'alimentation (31, 32; 131, 132, 231, 232). 7.- Réseau de communication selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les commutateurs réseau (41, 42; 141, 142, 241, 242) sont reliés entre eux par une unique liaison inter-voies. 8.- Réseau de communication selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les commutateurs réseau (41, 42; 141, 142, 241, 242) sont reliés entre eux par des liaisons inter-voies (63, 64; 163, 164 ; 263, 264). 9.- Réseau de communication selon les revendications 4 et la revendication 7 ou 8 prises ensemble, caractérisé en ce que le ou chaque liaison inter-voies (63, 64 ; 163, 164; 263, 264) relie des parties des commutateurs réseau (41, 42; 141, 142, 241, 242) auxquelles sont reliées des entités de voies différentes. 10 - Réseau de communication selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte des entités (111, 112, 121, 122, 211, 212, 221, 222) regroupées en deux paires de voies, les entités d'une même voie étant alimentées par un même réseau d'alimentation, un même commutateur réseau assure la connexion entre elles de deux entités de la même voie ainsi que la connexion entre elles de deux entités de l'autre voie de la même paire de voie, et en ce qu'il comporte des liaisons inter-paires (301, 302) assurant la liaison entre eux de commutateurs réseau (141, 142, 241, 242) auxquels sont connectés des entités de paires de voies différentes. 11 - Réseau de communication selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il comporte des entités (111, 112, 121, 122, 211, 212, 221, 222) regroupées en n voies, n étant strictement supérieur à 2, en ce qu'un même commutateur réseau (441, 442) assure, pour les n voies, la connexion entre elles de deux entités de la même voie. 25