Brevet FR3033107A1 — publié le 20160826

Procédé d'établissement d'un canal temporel de transmission prioritaire d'informations d'au moins un flux critique La présente invention concerne un procédé d'établissement d'un canal temporel de transmission prioritaire d'informations d'au moins un flux critique. Ces informations sont par exemple émises à des instants d'émission déterminés selon une loi d'émission donnée, entre une station d'émission et au moins une station de réception, à travers un réseau de transmission d'informations avioniques commutées, comportant au moins une station de transmission d'informations à commutateur de trames. Cette invention se situe donc dans le contexte des systèmes avioniques et en particulier des réseaux de communication avioniques. Les réseaux de communication avioniques actuellement retenus dans ce domaine particulier, sont basés sur des normes bien connues et en particulier sur la norme ARINC 664. Ces réseaux utilisent alors des systèmes dits intermédiaires (pour Intermediate System ou IS en anglais) de communication de type commutateurs (ou switches en anglais) ainsi que des interfaces d'extrémité également appelées systèmes d'extrémité (pour End System ou ES en anglais) localisées dans chacun des équipements abonnés au réseau de transmission. Les équipements abonnés sont alors aptes à émettre sur le réseau de communication, des données applicatives par l'intermédiaire des interfaces d'extrémité. L'ensemble des données à émettre est réparti en différents flux logiques (également connus sous en anglais sous le terme « virtual link » pour lien virtuel) dans lesquels transitent des trames physiques. Selon le niveau de criticité des données applicatives, les autorités de certification exigent le respect de contraintes de sûreté différentes. Ainsi, pour des données applicatives relatives à des fonctions avion dites critiques, les contraintes de sûreté sont les plus élevées et les données doivent notamment respecter des contraintes temporelles de propagation. Ceci est rendu possible par la maitrise du temps de traversée d'un système de communication avionique commuté. Cette maitrise du temps de traversée est justifiée par la définition, flux logique par flux logique, d'une borne maximum et d'une borne minimum encadrant le temps de traversée au sein du réseau de communication. Mais une limitation apparait sur les réseaux actuels. 3033107 2 En effet, actuellement, l'amplitude de l'intervalle borne mini-borne maxi, définit pour un flux de données donné, augmente en fonction du nombre d'équipements intermédiaires traversés et en fonction du nombre de flux de données rencontrés. La conséquence principale de cette limitation est qu'on ne peut pas garantir, 5 systématiquement et de façon reproductible, que les trames appartenant à ce flux auront, à une très faible gigue près, un temps de traversée identique. On retrouve deux cas impactés par cette limitation : - Certaines données applicatives peuvent être émises sur deux sous-réseaux distincts, donc vraisemblablement empruntant des chemins 10 physiques différents, à destination d'un ou de plusieurs équipements récepteurs. Il est alors important pour certains flux comme par exemple les flux Audio, que la différence temporelle de réception entre le flux ayant emprunté le premier sous-réseau et le flux ayant emprunté le second sous-réseau, soit 15 maitrisée et/ou faible. Or, actuellement l'amplitude de l'intervalle borne mini-borne maxi augmentant en fonction du nombre d'équipements intermédiaires traversés et en fonction du nombre de flux de données rencontrés comme indiqué précédemment, celle-ci ne permet pas de garantir ce premier cas. 20 - Certaines données applicatives nécessitent des temps de traversée courts. Par construction de l'intervalle borne mini-borne maxi, chacune des trames appartenant à ce flux peut avoir un temps de traversée compris dans cet intervalle dont le temps court souhaité, mais on ne peut garantir la reproductibilité du temps court pour chacune des trames du flux. 25 Dans ce deuxième cas, l'intervalle borne mini-borne maxi doit, d'une part être réduit et, d'autre part, être centré sur la plus faible valeur possible. Le but de l'invention est donc de réduire à une valeur minimum l'intervalle [borne mini-borne maxi] pour chacun des flux critiques ainsi que de le centrer sur la plus faible valeur possible. 30 A cet effet, l'invention a pour objet un procédé d'établissement d'un canal temporel de transmission prioritaire d'informations d'au moins un flux critique, émises à des instants d'émission déterminés selon une loi d'émission donnée, entre une station d'émission et au moins une station de réception à travers au moins un réseau de transmission d'informations avionique commuté comportant au moins une station de 35 transmission à commutateur de trames, caractérisé en ce qu'il comporte des étapes suivantes : 3033107 3 - a) émission par la station d'émission d'une information d'initialisation du canal, à destination de ladite au moins une station de transmission du réseau, - b) création du canal temporel de la station de transmission en calant la loi d'émission donnée sur cette information d'initialisation et en définissant autour des 5 instants d'émission déterminés selon cette loi, des intervalles de temps de transmission prioritaire des informations arrivant dans la station de transmission, pendant ces intervalles de temps. Suivant d'autres caractéristiques du procédé selon l'invention prises seules ou en combinaison : 10 le réseau de transmission d'informations comporte au moins deux stations de transmission d'informations, et en ce que le procédé comporte une étape de répétition des étapes a) et b) successivement pour la ou chaque autre station de transmission du réseau, en passant par la ou chaque station de transmission pour laquelle le canal a déjà été créé, jusqu'à ce que le canal de 15 l'autre ou chaque autre station de transmission du réseau soit ainsi créé ; il consiste à ouvrir un canal temporel prioritaire pour chaque flux critique dans le réseau ; la station d'émission est adaptée pour émettre des informations 20 d'activation/désactivation d'un canal temporel établi ; dans le canal temporel, les informations arrivant dans la station de transmission sont transmises immédiatement sans stockage dans celle-ci ; les stations d'émission et de réception sont formées par des systèmes d'extrémité et la ou chaque station de transmission par un système 25 intermédiaire à base de commutateur ; les informations se présentent sous la forme de trames de données conformes à la norme ARINC 664 ; les instants d'émission déterminés selon la loi d'émission donnée, sont séparés d'un temps fixe ; 30 la largeur des intervalles de temps de transmission prioritaire des informations arrivant dans la station de transmission est définie par le maximum de l'ensemble des tailles maximales des trames à transmettre pour un port de sortie considéré de la station de transmission ; un canal de transmission prioritaire est créé pour un, certain ou chaque port de 35 sortie de la station de transmission ; 3033107 4 l'information d'initialisation du canal temporel est une trame explicite du protocole de transmission mis en oeuvre dans le réseau ou la première ou une trame d'information du flux critique évitant ainsi l'utilisation d'une trame de service. 5 Le procédé selon l'invention permet donc de réduire l'amplitude de l'intervalle borne mini-borne maxi encadrant le temps de traversée au sein du réseau de communication pour les flux dits critiques et de le centrer sur la plus faible valeur possible. Ceci permet alors de garantir la reproductibilité du temps de traversée, égale à la valeur minimum du temps de traversée, d'une trame appartenant à un flux critique au sein 10 d'un réseau de communication à commutateur de trames. Il permet en outre de fournir un service supplémentaire permettant de réduire fortement la taille des zones mémoires tampon des récepteurs, nécessaires à la synchronisation des différents flux comme par exemple Audio, et d'éviter d'implémenter des mécanismes de gestion des zones tampon contenant les flux dits « temps critiques ». 15 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 annexés, sur lesquels : - la figure 1 représente un schéma synoptique d'un réseau de communication illustrant le problème de la transmission d'informations sur deux ensembles de 20 commutateurs distincts ou deux sous-réseaux, - la figure 2 illustre le principe de base de mise en oeuvre d'un procédé selon l'invention, - les figures 3 et 4 illustrent la création d'un canal temporel dans deux commutateurs d'un réseau de transmission d'informations, et 25 - la figure 5 illustre un procédé pour la création de canaux prioritaires multi-flux. On a en effet illustré sur la figure 1, un exemple de réalisation d'un réseau de transmission d'informations, comme par exemple un réseau de transmission d'informations avioniques commutées à base de trames. Ce réseau comporte donc une station d'émission d'informations, désignée par la 30 référence générale 1, et au moins une station de réception, désignée par la référence générale 2, à travers au moins un réseau de transmission d'informations comportant au moins une station de transmission à commutateur de trames. Dans l'exemple décrit sur cette figure 1, on a représenté deux réseaux de transmission qui peuvent également être considérés comme des sous-réseaux de 35 transmission, désignés par les références 3 et 4, et qui sont donc prévus entre la station d'émission et la station de réception. 3033107 5 Les flux de données émises, empruntant des chemins différents, peuvent alors présenter, au niveau de la station de réception 2, une différence temporelle de réception. Or, il est important que pour certains flux de données tels que les flux critiques avioniques, cette différence soit la plus maitrisée possible. 5 Dans la suite de la description, on comprendra que flux critique veut dire : flux par exemple dont la gigue doit être réduite et maitrisée. On comprendra également que l'invention se rapporte à un procédé d'établissement d'un canal temporel de transmission prioritaire d'informations d'au moins un tel flux critique, qui sont émises à des instants d'émission déterminés selon une loi 10 d'émission donnée, au niveau de la station d'émission raccordée au réseau. En fait, le procédé selon l'invention permet de créer un canal de transmission prioritaire des informations entre la station d'émission et au moins une station de réception correspondante, à travers au moins un réseau de transmission d'informations avioniques commuté, comportant au moins une station de transmission qui comprend les 15 étapes suivantes : a) émission, par la station d'émission, d'une information d'initialisation du canal, à destination de ladite au moins une station de transmission du réseau, b) création d'un canal temporel de la station de transmission, en calant la loi d'émission donnée sur cette information d'initialisation et en définissant autour des 20 instants d'émission déterminés selon cette loi, des intervalles de temps de transmission prioritaire des informations arrivant dans la station de transmission, pendant ces intervalles de temps. Ceci est par exemple illustré sur la figure 2. Sur cette figure 2, on a désigné par la référence 10, l'information d'initialisation du 25 canal, qui est émise par la station d'émission. Cette information d'initialisation du canal temporel peut alors être une trame explicite du protocole de transmission mis en oeuvre dans le réseau, ou la première ou une trame d'information du flux critique, ce qui permet par exemple d'éviter l'utilisation d'une trame de service. 30 En 11, on a illustré une loi d'émission donnée des informations d'un flux par exemple critique, émises par la station d'émission. En fait, cette loi détermine des instants d'émission de la station de transmission tels que les instants désignés par les références 12, 13, 14, 15 et 16 sur cette figure 2. Le procédé d'établissement selon l'invention consiste alors à utiliser une 35 information d'initialisation 10, émise par la station d'émission, à destination d'au moins une station de transmission, pour créer le canal temporel de cette station de transmission, 3033107 6 en calant la loi d'émission donnée 11 sur cette information d'initialisation 10 comme cela est illustré, et en définissant autour des instants d'émission déterminés selon cette loi, des intervalles de transmission prioritaire des informations arrivant dans la station de transmission, pendant ces intervalles de temps. 5 Ainsi, sur cette figure 2, on a illustré autour des instants d'émission déterminés selon la loi, tels que les instants désignés par les références 12, 13, 14, 15 et 16, des intervalles de temps que l'on pourrait également appeler fenêtres temporelles, désignés par les références respectivement 17, 18, 19, 20 et 21. Dans le canal temporel ainsi établi, les informations appartenant au flux critique et 10 arrivant dans la station de transmission sont transmises immédiatement et par exemple avec un minimum de stockage dans cette station. Comme cela a été mentionné précédemment également, les stations d'émission et de réception peuvent être formées par des systèmes d'extrémité et la ou chaque station de transmission par un système intermédiaire à base de commutateur. 15 Les informations peuvent par exemple se présenter sous la forme de trames de données conformes à la norme ARINC 664. Dans l'exemple de réalisation illustré sur cette figure 2, les instants d'émission 12 à 16 déterminés selon la loi d'émission donnée 11, sont séparés d'un temps fixe. La largeur de la fenêtre temporelle, c'est-à-dire la durée des intervalles de temps 20 de transmission prioritaire des informations arrivant dans la station de transmission, peut alors par exemple être définie par le maximum de l'ensemble des tailles maximales des trames à transmettre pour un port de sortie considéré de la station de transmission. On notera à cet égard qu'un canal de transmission prioritaire peut être créé pour un, certains ou chaque port de sortie de la station de transmission lorsque celle-ci en 25 comporte un ou plusieurs. On conçoit alors que pour le ou chaque équipement intermédiaire du réseau de communication parcouru par un flux dit « temps critique », on met en oeuvre une telle phase de création d'un canal temporel. Comme cela sera décrit plus en détail par la suite, il y aura autant de créations de 30 canaux temporels pour un système intermédiaire donné qu'il y a de flux « temps critiques » différents traversant ce système intermédiaire. De façon plus précise, il y aura autant de créations de canaux temporels pour un IS donné qu'il y aura de flux « temps critiques » différents traversant les ports de sortie de ce système intermédiaire. 35 On a illustré sur les figures 3 et 4, la création d'un canal de transmission prioritaire d'informations à travers deux stations de transmission à commutateur de trames. 3033107 7 Ces commutateurs sont désignés par SW1 et SW2 sur ces figures 3 et 4. Ainsi, selon le procédé suivant l'invention, on répète les étapes a) et b) décrites précédemment pour la ou chaque autre station de transmission du réseau, en passant par la ou chaque station du réseau pour laquelle le canal a déjà été créé, jusqu'à ce que le 5 canal de l'autre ou de chaque autre station de transmission du réseau, soit ainsi également créé. En fait, on crée par une émission d'informations d'initialisation successives, un canal de transmission prioritaire à travers les différentes stations de transmission traversées ente la station d'émission et la station de réception correspondante. 10 Sur la figure 3, l'information d'initialisation est identique pour les deux commutateurs SW1 et SW2 et est désignée par la référence 10. Sur la figure 4, les informations d'initialisation sont différentes pour les deux commutateurs SW1 et SW2 et sont désignées par les références 10 et 100. De même, un canal peut être créé pour chaque flux critique dans le réseau. 15 Ceci est par exemple illustré sur la figure 5, où l'on voit un réseau comportant des stations de transmission multi-flux avec création de canaux de transmission prioritaire dont chacun est associé à l'un de ces flux. Les informations d'initialisation correspondantes sont désignées par les références 10 et 110. 20 Bien entendu, d'autres modes de réalisation peuvent encore être envisagés. Ainsi sur cette figure 5, on a représenté, pour un même port de sortie, la création de deux canaux pour deux flux différents. Ces flux présentent dans l'exemple illustré, des instants d'arrivée des informations d'initialisation des canaux, différents et des lois d'émission différentes. 25 Il va de soi que d'autres profils de flux peuvent être envisagés. Ainsi on peut envisager des flux présentant des instants d'arrivée des informations d'initialisation des canaux, identiques. De même on peut envisager des flux présentant des lois d'émission semblables. Bien entendu, un nombre de flux différent de deux peut être envisagé. 30 On conçoit alors qu'une fois le canal de transmission prioritaire créé pour un flux critique donné et pour un port de sortie d'un système intermédiaire donné, tous les autres flux « non critiques » empruntant ce même port de sortie, ne vont pas pouvoir être transmis pendant la fenêtre temporelle définie. 3033107 8 Seule la transmission de trames appartenant au flux critique, ou la transmission de trames appartenant à d'autres flux critiques et empruntant le même port de sortie, est autorisée pour ce port de sortie pendant la fenêtre temporelle définie. Comme cela a été indiqué précédemment, les trames peuvent être transmises 5 sans être stockées entièrement dans la station de transmission (ce mode de transmission étant également connu sous le nom anglais de «Cut Through ». Il est également à noter qu'il est possible d'utiliser des informations d'activation/désactivation d'un canal temporel établi. Ainsi, par exemple, une trame appartenant au flux critique ou trame de service 10 peut être utilisée pour activer ou désactiver les différentes fenêtres temporelles créées. Le terme désactiver ne doit pas être confondu avec le terme supprimer au sens de la présente demande de brevet. Une fenêtre qui a été désactivée, peut être réactivée alors qu'une fenêtre supprimée nécessite la création d'une nouvelle fenêtre. Ainsi, l'exclusion temporelle pour ces fenêtres temporelles des autres flux non 15 temps critique n'est plus appliquée. Une trame appartenant au flux critique ou trame de service est alors nécessaire pour réactiver les différentes fenêtres temporelles créées et rétablir l'exclusion temporelle. On conçoit alors que ceci permet de maîtriser au mieux le temps de traversée d'un système de communication avionique commuté en définissant ces canaux prioritaires de 20 transmission. Bien entendu, d'autres modes de réalisation peuvent encore être envisagés. REVENDICATIONS1.- Procédé d'établissement d'un canal temporel de transmission prioritaire d'informations d'au moins un flux critique, émises à des instants d'émission déterminés (12, 13, 14, 15, 16) selon une loi d'émission donnée (11), entre une station d'émission (1) et au moins une station de réception (2) à travers au moins un réseau (3, 4) de transmission d'informations avionique commuté comportant au moins une station de transmission à commutateur de trames, caractérisé en ce qu'il comporte des étapes suivantes : - a) émission par la station d'émission d'une information (10) d'initialisation du canal, à destination de ladite au moins une station de transmission du réseau, - b) création du canal temporel de la station de transmission en calant la loi d'émission donnée d'émission (11) sur cette information d'initialisation (10 ; 100 ; 110) et en définissant autour des instants d'émission déterminés (12, 13, 14, 15, 16) selon cette loi (11), des intervalles de temps (17, 18, 19, 20, 21) de transmission prioritaire des informations arrivant dans la station de transmission, pendant ces intervalles de temps. 2.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le réseau de transmission d'informations comporte au moins deux stations de transmission d'inf6rmations (SW1, SW2), et en ce que le procédé comporte une étape de répétition des étapes a) et b) successivement pour la ou chaque autre station de transmission du réseau, en passant par la ou chaque station de transmission pour laquelle le canal a déjà été créé, jusqu'à ce que le canal de l'autre ou chaque autre station de transmission du réseau soit ainsi créé. 3.- Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il consiste à ouvrir un canal temporel prioritaire pour chaque flux critique dans le réseau. 4.- Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé 30 en ce que la station d'émission est adaptée pour émettre des informations d'activation/désactivation d'un canal temporel établi. 5.- Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que dans le canal temporel, les informations arrivant dans la station de transmission 35 sont transmises immédiatement sans stockage dans celle-ci. 3033107 10 6.- Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les stations d'émission et de réception sont formées par des systèmes d'extrémité et la ou chaque station de transmission par un système intermédiaire à base de commutateur. 5 7.- Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les informations se présentent sous la forme de trames de données conformes à la norme ARINC 664. 10 8.- Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les instants d'émission déterminés selon la loi d'émission donnée d'émission (11) sont séparés d'un temps fixe. 9.- Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé 15 en ce que la largeur des intervalles de temps (17, 18, 19, 20, 21) de transmission prioritaire des informations arrivant dans la station de transmission est définie par le maximum de l'ensemble des tailles maximales des trames à transmettre pour un port de sortie considéré de la station de transmission. 20 10.- Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'un canal de transmission prioritaire est créé pour un, certain ou chaque port de sortie de la station de transmission. 11.- Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé 25 en ce que l'information (10) d'initialisation du canal temporel est une trame explicite du protocole de transmission mis en oeuvre dans le réseau ou la première ou une trame d'information du flux critique évitant ainsi l'utilisation d'une trame de service.