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"Système téléinformatique de commutation de paquets"
DESCRIPTION But de l'invention
La présente invention concerne un système téléinformatique de commutation de paquets comportant une partie hardware et une partie software, le tout constituant un système de génération avancée, multitraitement-multiprocesseur, dont le but évident réside en ce qu'il est équipé d'une structure hardware et software totalement répartie et présentant une tolérance aux défaillances ou écarts de fonctionnement, qui dispose d'une configuration souple et d'une gestion à distance par l'intermédiaire du réseau lui-même et qui parvient à commuter et transmettre une information découpée au préalable en paquets, entre une origine et une destination, suivant les différents protocoles spécifiques.
Secteur technique auquel se rapporte l'invention
Cette invention trouve son application dans le secteur de l'industrie se consacrant aux télécommunications.
Etat de la technique
Les différents systèmes de commutation de paquets connus jusqu'à présent tendent tous à réaliser la commutation de données ou d'informations sous forme de paquets entre une origine et une destination.
On a constaté toutefois que tous les systèmes connus jusqu'à présent n'incorporent pas dans le système lui-même les différents types de modems de plus grande diffusion existant sur le marché, c'est-à-dire des modems intégrés.
Actuellement on a également constaté que de tels systèmes électroniques de commutation devraient posséder une plus grande capacité de commutation de paquets et, en même temps, de connexion de lignes de données permettant d'offrir une meilleure qualité des services.
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En conséquence de tout ce qui précède, l'exploitation des réseaux constitués en mettant en place un système adéquat serait beaucoup plus performante et le coût de configuration par ligne serait moindre.
Cela permettrait également l'admission d'interfaces de données à plus grande vitesse, le système pouvant supporter une grande variété d'interfaces de niveau physique.
Il s'avère finalement qu'il conviendrait que ce système ait une définition et une mise en oeuvre des niveaux physiques des interfaces de données pour être connecté aux réseaux de transmission digitale.
Cependant nous n'avons pas connaissance jusqu'à présent que les systèmes électroniques de commutation de paquets existant à l'heure actuelle sur le marché soient dotés des caractéristiques qui viennent d'être mentionnées comme étant appropriées.
Description de l'invention
Le système téléinformatique de commutation de paquets que propose l'invention constitue une solution efficace pour améliorer les performances d'autres systèmes téléinformatiques de commutation de paquets existant à l'heure actuelle, en ce qui concerne la capacité tant de commutation de paquets en soi que de connexion de lignes et également du point de vue de la qualité du service, du prix de revient, de l'exploitation des réseaux de données, de la vitesse et de la définition des interfaces de données, de la souplesse ou flexibilité d'adaptation aux différents réseaux de données et de la mise en place de nouveaux services et de multiples facilités.
Le sytème téléinformatique de commutation de paquets qui va être décrit ci-après est fondamentalement constitué d'une partie hardware et d'une autre partie software, soit en synthèse un système de génération avancée et performante, multitraitement/ multiprocesseur, dont la structure hardware et sorfware est totalement distribuée et présente une tolérance aux défaillances ou écarts de fonctionnement, d'une configuration souple et dont la gestion peut être effectuée à distance par l'intermédiaire du réseau lui-même.
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Le hardware comporte : - Le central du réseau.
- Le centre de contrôle.
- Les terminaux d'exploitation.
Le central du réseau réalise la fonction de commutation de paquets en permettant une grande concentration de lignes à petite vitesse et la connexion aux différents types de réseaux suivants : 1. - Au réseau téléphonique commuté soit directement soit par modem.
2.-Au réseau IBERMIC directement, au moyen de lignes à grande et très grande vitesse.
3.-A d'autres réseaux de commutation de paquets, au moyen des lignes spécialisées concernées.
4.-Il permet aussi la connexion directe d'abonnés, au moyen des lignes concernées, ainsi que la mise en place des éléments requis en vue de la connexion à de futurs types de réseaux au fur et à mesure où ceux-ci feront leur apparition sur le marché.
En ce qui concerne le central du réseau, nous pouvons distinguer trois parties parfaitement différenciées : A.-Le réseau de connexion.
B.-Les unités de traitement.
C.-La voie d'interconnexion locale.
La voie d'interconnexion locale consiste en un bus série comportant trois parties : Cl.-Une partie pour la distribution du signal d'horloge.
C2.-Une autre partie pour la transmission de données des éléments de l'unité de traitement à celle de connexion.
C3.-Et une troisième partie pour la transmission de données du réseau de connexion aux éléments de l'unité de traitement.
Les unités de traitement sont constituées physiquement d'un ensemble d'éléments interconnectés les uns aux autres
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et à un élément du réseau de connexion, grâce à la voie d'interconet a un e e nexion locale.
La communication entre les différents éléments d'une unité de traitement, et entre ces derniers et ceux d'autres
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unités de traitement, se fait au moyen de la voie d'interconnexion susmentionnée.
Le système comporte trois types d'unités de traitement qui se différencient les unes des autres par la fonction qu'elles remplissent : - Les unités de commutation de paquets, qui accomplissent la fonction de commutation de paquets et prennent en charge les lignes externes de données ou d'information.
- Les unités de contrôle et de supervision, qui remplissent des fonctions de contrôle central du système telles que le stockage massif sur disque, la communication avec le centre de contrôle dans. le cadre de fonctions d'exploitation et autres.
- Les unités de commutation et de contrôle qui remplissent les fonc- tions de commutation de paquets et de contrôle central du système, ce genre d'unités de traitement s'avérant utiles pour prendre en charge un nombre de lignes réduit.
Le réseau de connexion comporte, en ce qui le concerne, un nombre variable d'éléments de réseau, tous interconnectés les uns aux autres, directement et par l'intermédiaire des autres, en constituant une grille plate qui, tout en permettant une croissance uniforme, ménage des voies alternatives entre deux éléments quelconques du réseau.
Quant au centre de contrôle, il est constitué d'un ordinateur ou plus, en fonction de la capacité requise, ainsi que des périphériques nécessaires, tels que console ou dispositifs de basculage, qui garantissent la portativité du software développé par ledit centre de contrôle.
C'est dans le centre de contrôle que sont accomplies les fonctions d'exploitation et que sont menés à bien le contrôle et le traitement de l'information concernant la gestion et la maintenance du système.
Pour ce qui est des terminaux d'exploitation, ils sont constitués par des ordinateurs doués d'une capacité de traitement, avec un écran qui rend possible la représentation graphique en couleur, une souris et des périphériques qui font que l'exploitation du système soit plus performante.
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Les terminaux d'exploitation peuvent être locaux ou à distance, via le réseau de connexion, du centre de contrôle.
Le software du système met en oeuvre les fonctions de ce dernier et comporte : - Le software de base.
- Le software d'application.
- Le software d'exploitation.
Le software de base fournit au software d'application un environnement de machine virtuelle en l'isolant au maximum du hardware, c'est-à-dire en faisant que, du point de vue du software d'application, le système soit un unique processeur sans défaillances, sans limitations en ce qui concerne les mémoires, doué d'une capacité de traitement illimitée, etc., etc...
Le software d'application a pour mission spécifique de mettre en oeuvre les fonctions du système, ce qui revient à dire : - La commutation de paquets.
- La mise en oeuvre des protocoles de communications.
- Les fonctions d'exploitation, - Etc., etc...
En ce qui concerne le software d'exploitation, il . permet de superviser et d'administrer ou gérer le système et le réseau qui lui est associé grâce à l'accomplissement des fonctions suivantes : - Communication entre applications, indépendamment de leur locali- sation physique.
- Mise en oeuvre des mesures concernant le trafic et la qualité du service.
- Gestion des données du réseau d'exploitation.
- Etablissement et libération de circuits virtuels.
- Etablissement et libération de services pour la communication entre applications résidant dans différents équipements du système.
- Transformation de données en vue d'assurer l'indépendance entre fonctions résidant dans différents équipements du système.
Le software du système est organisé à l'aide de techniques d'abstraction des ressources et de regroupement en couches dans le cadre desquelles la capacité opérationnelle des composants
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de chaque couche est définie par son interface avec la couche supérieure par l'intermédiaire duquel elle a accès aux ressources abstraites que ladite couche inférieure élabore et présente.
Il existe deux couches dans le software du système : - L'une au niveau bas.
- L'autre au niveau élevé.
Le software au bas niveau a pour but l'élaboration des ressources abstraites utilisées par le software au niveau élevé et, pour ce faire, il utilise les ressources physiques qu'offre le hardware.
Le hardware offre au software au niveau élevé les ressources suivantes :
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- La communication entre composantes au niveau élevé.
- L'accès aux processeurs en vue de l'exécution des programmes au niveau élevé.
- L'accès aux dispositifs périphériques.
Le software au niveau élevé est implanté comme un seul type de composant, appelé processus, qui est l'unité élémentaire de mise en oeuvre.
La création des processus est dynamique, c'est-à-dire qu'ils sont créés quand on en a besoin et qu'ils sont détruits dès qu'ils ne s'avèrent plus nécessaires.
La communication entre processus est assurée par des messages, lesquels permettent l'échange des données indépendamment du processeur où ils sont exécutés.
Le software d'exploitation est développé sur la base du concept d'unités fonctionnelles, en entendant par-là toutes les entités software qui assurent, dans l'ensemble, toute l'opérativité du système.
Chaque entité fonctionnelle a une mission spécifique, laquelle coïncide parfois avec une fonction du système et qui, --d'autres fois, en regroupe plus d'une.
Cette décomposition fonctionnelle en unités fonctionnelles permet de rendre indépendantes des fonctions présentant entre elles peu de correspondance, et ce tant en vue de leur mise en oeuvre que de leur fonctionnement, tout en présentant des avantages en
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ce qui concerne la maniabilité, l'uniformité et la mise en oeuvre du software.
Chaque unité fonctionnelle est composée d'un module de services de base renfermant un ensemble de facilités et de services qui sont communs à toutes, ainsi que les détails complets de leurs interactions et d'un noyau d'unité fonctionnelle, lequel sera distinct dans chaque cas et se chargera de fournir toutes les fonctions spécifiques.
Description des dessins
Pour compléter la description que l'on est en train de faire et pour permettre de mieux comprendre les caractéristiques de l'invention ont été annexées au présent mémoire descriptif, dont elles font partie intégrante, sept pages de plans sur lesquelles se trouve représenté, à titre indicatif et non limitatif, ce qui suit :
La figure numéro 1 montre un diagramme où se trouve illustrée une vue générale des possibilités de connexion du système aux différents types de réseaux existants.
La figure numéro 2 montre un diagramme de blocs sur lequel se trouvent représentées les trois parties principales du système.
La figure numéro 3 montre de nouveau un diagramme où se trouvent représentées les parties composant le central du réseau.
La figure numéro 4 montre un diagramme où se trouve illustrée la composition des unités de traitement.
Les figures numéros 5, 6 et 8 montrent différents diagrammes du réseau de connexion.
La figure numéro 7 montre de nouveau un diagramme de la composition des unités de traitement.
La figure numéro 9 montre un diagramme de blocs du rapport ou relation existant entre le hardware et le software.
La figure numéro 10 montre un diagramme des relations ou rapports existant entre différents processus du software au niveau élevé.
La figure numéro 11 montre la structure du software d'exploitation.
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Mode de réalisation préférentiel de l'invention
Au vu de ces figures, et plus concrètement sur la figure numéro 9, on peut observer que le système téléinformatique de commutation de paquets que propose l'invention est constitué fondamentalement d'une partie hardware (15) et d'une autre partie software (16) et (17).
Le système téléinformatique de commutation de paquets est un système de génération avancée ou performante, multitraitement-multiprocesseur, avec une structure hardware et software totalement répartie ou distribuée, qui présente une tolérance aux défaillances ou écarts de fonctionnement et est doté d'une configuration souple et d'une gestion à distance par l'intermédiaire du réseau luimême.
Le hardware (15) comporte, comme on peut le voir sur la figure numéro 2, les parties suivantes :
Un central de réseau (7), un centre de contrôle (8) et des terminaux d'exploitation (6).
Le central de réseau (7) assure la fonction de commutation de paquets en permettant une grande concentration de lignes à petite vitesse et, comme on peut l'observer sur la figure numéro 1, il permet la connexion du système (1) aux types de réseaux suivants :
Au réseau téléphonique commuté (4) soit directement soit par modems (5).
Au réseau IBERMIC (3) directement ou par des lignes à grande ou très grande vitesse.
A d'autres réseaux de commutation de paquets (2), au moyen de lignes spécialisées et de modems (5).
De même, le central de réseau permet la connexion directe d'abonnés (6), au moyen de lignes spécialisées et de modems (5), ainsi que la mise en place des éléments requis en vue de fi connexion à de futurs types de réseaux au fur et à mesure où ceux-ci feront leur apparition.
En ce qui concerne le central de réseau (7) représenté sur la figure numéro 2, on peut distinguer trois parties, conformément à la figure numéro 3, parfaitement différenciées :
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- Les unités de traitement (9) et (10).
- Le réseau de connexion (11).
- Et la voie d'interconnexion locale (12).
La voie d'interconnexion locale (12) consiste en un bus en série comportant trois parties : - L'une pour la distribution du signal d'horloge.
- Une autre pour la transmission de données des éléments de l'unité de traitement (9) et (10) à l'unité de connexion (11).
- Et une troisième partie pour la transmission de données du réseau de connexion (11) aux éléments des unités de traitement (9) et (10).
Les unités de traitement (9) et (10) sont physiquement constituées par un ensemble d'éléments (13) interconnectés les uns aux autres et à un élément de réseau (14) du réseau de connexion (11), au moyen de la voie d'interconnexion locale (12), comme représenté sur les figures 4 et 7.
La communication entre les différents éléments (13) d'une unité de traitement (9) ou (10), et entre ces derniers et ceux d'autres unités de traitement (9) ou (10), se fait au moyen de la voie d'interconnexion locale (12) mentionnée ci-dessus.
Le système comporte les trois types d'unités de traitement (9) ou (10) suivantes qui se différencient les unes des autres par la fonction qu'elles remplissent : - Les unités de commutation de paquets (10), qui accomplissent la fonction de commutation de paquets et prennent en charge les lignes externes de données.
- Les unités de contrôle et de supervision (9) qui accomplissent des fonctions de contrôle central du système telles que le stockage massif sur disque, la communication avec le centre de contrôle (8) pour des fonctions d'exploitation et autres.
- Les unités de commutation et de contrôle qui remplissent les fonc- tions de commutation de paquets et de contrôle central du système.
Ce type d'unités de traitement sont utiles pour prendre en charge un nombre de lignes réduit.
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Le réseau de connexion (11) qui est constitué, comme on peut le voir sur les figures 5, 6 et 8, par un nombre variable d'éléments de réseau (14), tous interconnectés les uns aux autres au moyen de voies d'interconnexion locale (12), soit directement les uns aux autres, soit par l'intermédiaire des autres, en constituant une grille plate qui, tout en assurant une croissance uniforme, ménage des voies alternatives entre les éléments de réseau (14) et l'un quelconque du réseau (11).
Quant au centre de contrôle (8), il est constitué d'un ordinateur ou plus, en fonction de la capacité requise, ainsi que des périphériques nécessaires, tels qu'une console ou des dispositifs de basculage, qui garantissent la portativité du software développé par ledit centre de contrôle (8).
C'est dans le centre de contrôle (8) que sont accomplies les fonctions d'exploitation, le contrôle et le traitement de l'information concernant la gestion et la maintenance du système (1) y étant menés à bien.
En ce qui concerne les terminaux d'exploitation (6), ils sont constitués par des ordinateurs doués d'une capacité de traitement, avec un écran qui permet la représentation graphique en couleur, une souris et des périphériques qui font que le système fonctionne plus efficacement.
Les terminaux d'exploitation peuvent être locaux ou à distance et reliés, par l'intermédiaire du réseau de connexion (7), au centre de contrôle (8).
Le software du système met en oeuvre les fonctions de ce dernier et comporte : - Le software de base (16).
- Le software d'application ou de mise en oeuvre (17).
- Le software d'exploitation représenté sur la figure numéro 11.
Le software de base (16) fournit au software d'application (17) un environnement de machine virtuelle en l'isolant au maximum du hardware (15), c'est-à-dire en faisant que, du point de vue du software d'application ou de mise en oeuvre (17), le système (1) soit un unique processeur sans défaillances, sans limitation en
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ce qui concerne les mémoires, doué d'une capacité de traitement illimitée, etc., etc.
Le software d'application ou de mise en oeuvre (17) a pour mission spécifique de mettre en oeuvre les fonctions du système (1), c'est-à-dire ; - La commutation de paquets.
- La mise en oeuvre des protocoles de communications.
- Les fonctions d'exploitation, - etc., etc...
Le software d'exploitation, représenté sur la figure numéro Il de manière graphique et sur un diagramme de blocs, permet de superviser et de gérer le système (1) et le réseau qui lui est associé, grâce à l'accomplissement des fonctions suivantes : - La communication entre applications, indépendamment de leur localisation physique.
- La mise en oeuvre de mesures concernant le trafic et la qualité du service.
- La gestion de données du réseau d'exploitation.
- L'établissement et la libération ou dégagement de circuits virtuels de transport.
- L'établissement et la libération de services pour la communication entre applications résidant dans différents équipements du système.
Le software du système est organisé au moyen de techniques d'abstraction de ressources et de regroupement en couches dans le cadre desquelles la capacité opérationnelle des composants de chaque couche est définie par son interface avec la couche supérieure, par l'intermédiaire duquel elle a accès aux ressources abstraites que ladite couche inférieure élabore et présente.
Il existe deux couches dans le software du système.
Soit : - L'une à bas niveau.
- L'autre au niveau élevé.
Le software à bas niveau a pour but l'élaboration des ressources abstraites utilisées par le software au niveau élevé et, pour ce faire, il utilise les ressources physiques qu'offre le hardware (15).
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Parallèlement, le hardware offre au software au niveau élevé les ressources suivantes : - La communication entre composantes au niveau élevé.
- L'accès aux processeurs en vue de l'exécution des programmes au niveau élevé.
- L'accès aux dispositifs périphériques.
Comme on peut le voir sur la figure numéro (10), le software au niveau élevé est implanté comme un type de composant unique, dénommé processus (18), (19), (20) et (21), qui est l'unité élémentaire d'implantation.
La création des processus (20) et (21) sur cet. exemple de la figure numéro 10, est dynamique, ce qui revient à dire qu'ils sont créés quand on en a besoin et qu'ils sont détruits dès qu'ils ne s'avèrent plus nécessaires.
La communication entre processus est assurée au moyen de messages, lesquels permettent l'échange de données, indépendamment du processeur où ils sont exécutés.
Quelques uns de ces messages sont de création de processus (22) et d'autres sont des messages d'interaction entre processus (23).
Le software d'exploitation est développé sur la base du concept d'unités fonctionnelles, en entendant par-là les entités software qui, dans l'ensemble, assurent toute la fonctionnalité ou opérativité du système, tel qu'on peut le voir sur la figure numéro Il.
Chaque unité fonctionnelle a une mission spécifique, laquelle coïncide parfois avec une fonction du système et, d'autres fois, en regroupe plus d'une.
Cette décomposition fonctionnelle en unités fonctionnelles permet de rendre indépendantes des fonctions présentant entre elles peu de correspondance ou accouplement, et ce tant en--vue de leur mise en oeuvre que de leur fonctionnement, ce qui présente des avantages en ce qui concerne la maniabilité, l'uniformité et la mise en oeuvre du software.
Chaque unité fonctionnelle dispose d'un module de services de base (25) renfermant un ensemble de facilités et de
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services (26) qui sont communs à toutes celles-ci, ainsi que les détails concrets de leurs interactions et d'un noyau d'unité fonctionnelle (24), lequel sera distinct dans chaque cas et sera chargé de fournir toutes les fonctions spécifiques.