CA2108755A1 - Systeme de transmission d'informations entre le sol et des mobiles notamment dans les communications sol-trains - Google Patents

Abstract

2108755 9219483 PCTABS00160 L'invention concerne un système de transmission d'informations entre le sol et des mobiles. L'installation est constituée par exemple d'une section de ligne ferroviaire V1, équipée de balises entre ses rails. Les diverses balises sont reliées à des noeuds, tels que Ni, Nj, Nk, eux-mêmes en liaison avec un Centre Nodal de Transmissions CNT d'une part et à des installations fixes telles que IF d'autre part, commandant par exemple un moteur d'aiguille. Le système est applicable notamment au domaine de la transmission d'informations entre le sol et des mobiles ferroviaires, engins de traction, voitures ou wagons, éléments de rames ou de trains.

Description

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SYSTEME DE TRANSMISSION D~INFORMATIOMS ENTRE LE SOL ET DES

MOBILES NOT~ENT DANS LES COMMUNl`ATIONS SOL-TRAINS.

La présente invention concerile le domaine de la transmission d'informations entre le sol et des mobiles.

Elle concerne, plus particulièrement, mais non limitativement, la transmission d'informations entre le sol et des mobiles ferroviaires, engin~ de traction, voitures ou wagons, éléments de rame ou de tr~lns.

On connaît déjà dans l'art antérieur différents moyens qui permettent d'assurer de telles communications.

Ces divers moyens peuvent être clas~és suivant différents critères. Un des critères de classem3nt de ces moyens est la portée de la zone qu'ils permetten, de couvrir.

Certains de ces moyens -nt une couverture ponctuelle, c'est-à-dire limitée à quelques dizaines de centimètres, voire quelques mètres et ne peuvent donc être utilisés que lorsque le mobile passe en des endroits bien déterminés. Parmi ces moye~ls, certains sont unidirectionnels, comme la signalisation lumineuse traditionnelle ou sa répétition sn cabine par contact métallique ou boucle inductive. Des techniques plus récentes, comme les hyperfréquences ou l'optique (infrarouge), autorisent l'établi ~ement de liaisons bidirectionnelles entre un mobile et une -balise" offrant un débit élevé.

D'autres moyens de co~nunication ont une couverture plus importante. Il s'ag t essentiellement de moyens radioélectriques. L'émetteu~--r~cepteur avec lequel le mobile entretient des échanges (quL dans certains cas ne sont qu'unidirectionnels) se trouve 90it dans l'espace ~satellites de télécommunications) soit au sol. Dans ce dernier cas, il s'agit exceptionne:.lament d'une station ayant une vaste couverture et le plu~ .-ouvent, en raison de la bande de fréquences utilisée, d'un ensemble de stations fixes a portée limitée a quelques kilombtres et de ce fait Organisées en réseau. Le debit ;l'information de ces liaisons radio est généralement !illlité par la relative 21~7~a étroitesse de la bande de fréquences disponible. Plus encore que le débit global, le débit par mobile est limité
- par le nombre de mobiles se trouvant dans la zone de couverture entre lesquels partager le débit disponible.
~n troisième type de moyens ~e communication a une couverture qui n'est ni ponctuelle ~i étendue à une zone relativement vas ~2 dans ses deux dimensions. Il s~agit de moyens dont la couverture est en quelque sorte linéaire, de facon a couvrir une section de voie ferrée ou de route. Les moyens mis en oeuvre peuvent etre ~ln cable rayonnant, un guide d'ondes a pertes, voire, dans le cas du chemin de fer, les rails mais la transmlssion est alors unidirectionnelle.
Les inconvénients des transmissions ponctuelles ont longtemps été leur caractère ~nidirectionnel. Des progrès récents peA~mettent d'assurer des transmissions bidirectionnelles à débit élevé et pour un coût faible. Il leur reste les inconvénients propres à l'étroitesse de la zone couverte. Tout d'abord l'impossibilité d'établir une relation avec un mobile arrêté ~n dehors d'une zone couverte. Ceci est particulièrement gênant s'il s'agit d'envoyer à un train arrêté l'autorlsation de reprendre sa marche, car la précision d~arrêt pemlet difficilement à un mécanicien de s'arrêter dans la ZO7113 de couverture d'une balise, même si celle-ci est indiquée. En deuxième lieu, la difficulté de faire parvenir à un mobile en train de s~arrater l'autorisation de reprendre sa vitesse, de manière à fluidifier le trafic et a économiser l'énergie, sauf a multiplier le nombre des balises ponctuelles. En troisieme lieu, le débit globalement disponible pour assurer la transmission avec un mobile est proportionnel non seulement au débit de la liaison lorsqu'elle est établie maLs aussi a la proportion du temps où elle l'est, c'est-a-dire au rapport entre la longueur de la zone couverte par une liaison ponctuelle a'~ l'espacement entre zones couverteC successives. En quatr.bme lieu, même si le debit moyen est suffisant, son carac~ère discontinu dans le temp~ impose pour un service comme le téléphone, demandant `' 2la37~

a priori la continuité, un stockage temporaire, donc un temps de réponse apparent élevé.
Les inconvénients des transmissions à couverture étendue sont essentiellement de deux ordres. En premier lieu, 1'obligation de partager entre 1'ensemble des mobiles desservis par la même liaison un débit global limité par l'étroitesse des bandes de fréquences disponibles fait que le débit disponible par mobile est en general tres limité.
En deuxième lieu, la présence d'obstacles à la propagation (feuillage, tranchees, tunnels) ou d'obstacles provoquant des chemins multiples (collines, bâtiment) amène à accepter que certaines zones soient mal ou pas du tout couvertes ou amène, pour assurer leur couverture, à mettre en oeu~re des moyens de répétition coûteux. Un troisième inconvénient affecte certains mobiles particulière.nent rapides utilisant une transmission radio avec un debit de modulation élevé et certains procédés de modulation; ii s'agit de l'effet Doppler qui peut interdire des liaiscns numériques avec des mobiles trop rapides.
Les inconvénients des transmissions à couverture linéaire sont, en ce qui concerne les transmissions par les rails, leur caractère unidirectionnel et leur très faible débit, en ce qui concerne les câbles rayonnants leur coût et leur domaine de fréquences encore limité (il est di~ficile au~ourd'hui de monter tr~s au-dela de 1 GHz) pouvant interdire de transposer sur cette antenne particuliere qu'est le c~ble une transmission à l'air libre (répétition en tunnel de liaisons avec des satellites, par exemple)l et en ce qui concerne les guides d'ondes à
fentes, leur coût.
~a presente invention a pou.. but de permettre des transmi~sion entre le 901 et des mobiles avec un débit d'information élevé avec chaque mobils, une couverture dans certaLns cas continue et pour un coût modéré.
L'ob~et de l'invention e~t un système de transmisslon sol-mobile, utilisant des balises de~
tran2missions hyperfréquences du type de celles qui servent habituellement à assurer des tran~missions ponctuelles, F~9~37~ ~

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caractérisé en ce ~ue la couvertu;-e est étendue dans le sens du déplacement du véhicule, en é~uipant celui-ci d'une antenne ou d'un autre dispositif rayonnant dont la couverture dans le sens du déplacement est tras supérieure à sa valeur dans la direction transverse au déplacement et peut même, si elle atteint ou dépasse la distance séparant des balises successives, permettre une liaison continue au cours du déplace~ent du véhicule.
Un autre objet de l'inver.t.on est un système de transmission entre les diverses ba]ises se trouvant sur le parcours d'un véhicule qui soit par1.iculièrement adapté au système de transmission sol-mobile ellvisagé et assure dans les meilleures conditions le partage des ressources de transmission disponibles et l'acheminement des informations entre un Centre Nodal de Transmissions et les balises ponctuelles successivement couvertes par l'antenne d'un véhicule.
En résumé, l'invention concerne un système dans lequel les roles qui, dans l'état de l'art des transmissions à couverture linéail~e, sont respectivement dévolus au sol et aux mobiles sont inversés. C'est le sol qui porte, à intervalles plus ou moins réguliers, des balises assez simples (reliées entre elles par un réseau de transmission qui constitue le deuxième objet de l'invention) et c'est le mobile qui porte un émetteur-récepteur complexe, relié à une antenne de grande dimension, telle qu'un câble rayonnant ou un guide d'ondes à fentes placé par exemple sur toute la longueur d'un train, et qui, à travers cette antenne, est en contact permanent avec au moins une balise ponctuelle d'un ensemble, si la distance entre bal:ises est inférieure ou égale à la longueur de l'antenne, ou ~ui, 5i cette distance est supérieure à la longueur de l'antenne, assure une liaison qui, sans atre continue, existe sur une proportion du chemin parcouru suffisante pour permettre un débit moyen élevé entre le mobile et le sol. Par~e qu'une balise n'e9t en contact qu'avec au plus un mobile ~ la fois, le débit assuré ~ un mobile ne l'est pas au d~triment de celui F~, ~.1,, ~,. r ~ ? ~ ~ ~

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s assuré à un autre mobile, pour au':ant que le réseau terrestre reliant les balises r.'introduise pas de limitation.
L'invention sera mieux comprise à la lecture d'un procédé de réalisation préférenti~l et de certaines variantes de ce procédé, qui n'e,t indiqué que pour illustrer l'invention et qui n'en reC~eint en aucune façon la portée.
Les caractéristiques ci-dessus, ainsi que d'autres caractéristiques et avantages secondaires, apparaîtront de façon plus détaillée dans la description ci-après d'une forme de réalisation, faite en réfo~ence aux planches en annexe, sur lesquelles :
- la figure 1 représente schématiquement une section de ligne ferroviaire équipéo de balises et d'un réseau de transmission les reliant à un centre nodal de transmissions, parcourue par une rame squipée d'un lecteur relié à une antenne répartie selon l'invention ;
- la figure 2 donne le détail d'un guide d'ondes à
fentes équipant une rame et servant d'antenne répartie selon l'invention ;
- la figure 3 donne le d~tail d~un mode de fixation du guide d'ondes à fentes sous la caisse de la motrice et/ou des éléments de la rame ;
- les figures 4a, 4b et 4c donnent le détail de trois modes possibles de couplage entre guides d'ondes se trouvant sur des véhicules ad~acents dans la rame ;
- la figure 5 donne un agencement de l'antenne-guide d'ondes en deux ensembles couvrant chacun une moitié

de la rame et permettant d'assurer harmonieusement la transition entre une balise et la suivante, dans le cas d'une transmis9ion continue;
- la figure 6 décrit l'architecture d'un réseau reliant entre eux et a un centre nodal de transmissions 1es noeuds auxquels sont raccordées les balises et éventuellement d'autres équipements répartis, tels que des contrôleur9 d'aiguLlles ;
- la figure 7 représente la s~:ructure d'un noeud.

'' ' ' 21~ '37 ~

Le mobile, qui dans le cas pris pour exemple est une rame, est équipé d'un "lecteur" tel qu'en proposent, essentiellement pour des applications ~e péage mains libres ou d'identification de conteneurs, les sociétés CGA-HBS
(système Hamlet), Philips (système Premid), ~arconi (système Telepass) ou Amtech. Ce "lecteur" est couplé à une antenne placée sous le mobile.
On notera que l'on appell~ "lecteur", dans le cadre de la présente invention, un ~rgane fonctionnant à
l'alternat, en remplissant les fonctions suivantes :
Pour transmettre dans le sens train-sol, il module une porteuse, généralement en am~li ude. Pour lire le contenu du message en attente de lecture dans la balise équipant la ligne ferroviaire et destiné au train, il illumine la balise avec une onde hyperfréquences non modulée. La balise en réfléchit une partie, en modulant l'onde réfléchie en amplitude (mise en court-circuit de l'antenne modulée par le contenu d' U~l5 mémoire telle qu'un registre à décalage), en fréquence ou parfois en phase, ou par tout autre procédé.
Les débits de tels lecteurs sont typiquement de 1'ordre de 500kbit/s et peuvent at~ei~Ldre lMbit/s mais le débit bi-directionnel n~est que de l~ moitié dans la mesure où la réponse de la balise, qui exige une illumination non modulée, ne peut se faire en même temps que l'envoi d'un message à la balise. Certains systèmes ont un débit plus limité mais essentiellement afin de diminuer l'énergie consommée par la balise, ce qui est une considération de moins d'importance avec le système de transmission de l~invention, dans lequel une téléalimentation des balises à
travers le système terrestre de transmission sera le plus souvent possible.
Si l'on se reporte à la f i5ULe 1, on voit que l'on a représenté deux voies V1 et V2, comportant chacune deux rail9 tels que r1 et r2. Deg balises, telles que b, comportant une antenne sont placées dans les voies entre deux traverses t ou 9ur une traverss. Le lecteur L, porté
par le mobile, est couplé au gulde ~'on~es placé sous le 21~37~

mobile. Dans un premier temps, on supposera que le mobile est une locomotive d'une longueur de 12m, remorquant un train de marchandises. On supposera que l'antenne du mobile est un guide d'ondes à fentes G. O. situé sous la caisse du mobile, dans l'axe longitudinal, et que sa couverture est de 15m (soit 1,5m de plus, de part et d'autre, que la longueur du guide). C'est-à-dire que l'on supposera que, lorsque le mo~ile se déplace, la li~ison avec une balise ponctuelle b au-dessus de laquelle il passe est possible sur 15m de son parcours.
En supposant que la précision d'arrêt du train par l mécanicien est de +/-5m, on voit que l'antenne de 15m de couverture lui permet d'arrêter son train au-dessus de la balise de façon ~ être sûr de pouvoir recevoir l'autorlsation de reprQndre sa marche. En supposant qu'une antenne "ponctuelle" ordinaire, placée sous la caisse de la locomotive ne permet un échange de données que sur une distance de 1,5m de part et d'autre de l'emplacement de la balise, on voit que l'antenne de 15m ie couverture autorise l'échange d'un volume de données 5 f~is plus important. En supposant que la distance séparant deux balises successives est de 1 = 200m et que le débit moyen dans la zone de couverture est de 256kbit/s, on voit que le débit moyen accessible à un train roulant à vitesse constante est 19,2kbit/s, quelle que soit cette vitesse. En supposant qu'une conversation téléphonique requiere un débit de 16kbit/s, on voit qu'il est possible au mécanicien de s'entretenir avec un régulateur au sol, moyennant l~acceptation d'un retard dans la transmission de la parole égal au temps nécessaire pour pa:courir la zone non couverte entre deux balises. Pour une vitesse de circulation de 100km/h, ce délai est de 6,6 secondes.
Supposons maintenant que le hlobile soit non plus une locomotive remorquant un train aa marchandises mais une rame automotrice. On prendra l'exemple d'un TGV-Atlantique, dont la longueur est de 1'-1+ -220m. Nous supposerons que l 'antenne est réalisée BOU9 la forme d'un guide d'ondes a fentes courant sous l'en8emb1e de l a longueur du train et 210~7~
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couvrant de ce fait une distance lég~rement supérieure cL
220m, donc à l'espacement entre deux balises, toujours supposé égal à 200m. Dans ces cond.tions, le train est en permanence au-dessus d'une balise ~u moins, et parfois de S deux. On ver~a plus loin comme~t sont évitées les interférences potentielles entre deux balises couvertes simultanément. En conservant les valeurs numériques pr~cédentes, on voit que le train est non seulement couvert en permanence, mais qu'il dispose en permanence d'un débit de 256kbit/s. Ce débit permet d'écouler de l'ordre de 15 communications téléphoniques, sans ~élai de transmission nota~le, et/ou un important volume de données, servant à
l'exploitation ferroviaire ou per~Lettant d'offrir des services feroviaires aux voyageurs (horaires, réservations) voire de leur offrir des services de bureautique mobile (connexion ~ des bases de données, transmission de télécopies, etc.). On peut aussi remarquer que, lorsque la rame est constituée de deux éléments, de 220m chacun, chacun de ces éléments peut bénéficLer de la capacité de transmission indiquée, sans qu'il doive partager avec l'autre élément ou avec d'autres t1ains autre chose que l'utilisation du réseau terrestre qu. relie les balises au Centre Nodal de Transmissions.
Les diverses balises sont reliées à des noeuds, tels que (Ni), (N;), (Nk), eux-mêmes espacés de 200m. Ces noeuds sont, ~ leur tour, en liaison avec un Central Nodal de Transmissions, tel que CNT d'une part, et peuvent d'autre part etre reliés à une installation ferroviaire fixe telle que (IF), commandant par exemple un moteur d'aiguille.
Si l'on se reporte maintenant à la figure 2, on voit une Iorme de réalisation de l'Lntenne du mobile. La réalLsation de cette antenne s'appuie sur l'utilisation d'un guide d'ondes à fe~teg ~GO) te~ q~e celui utilisé dans Le système IAGO de liai90ns sol-trains développé par la société GEC-ALSTHOM, décrit notamment dans le brevet français 2 608 119 en date du 1~.12.86 (mais, dans ce sy9tème, le guide d'ondes egt posé dans la voie et le train F~

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2~ 0~7~5 dispose d'une antenne ponctuelle reLiée à un émetteur-récepteur hyperfréquence traditionnel). Pour une fréquence de 2,45GHz le guide d'ondes se présente sous la forme d'un tube rectangulaire en aluminium extrudé, dont les dimensions sont de l'ordre de 10,5cm x 5,5cm, percé de fentes (f) perpendiculaires à la voie, espacées de l'ordre de 4,5cm.
Si l'on se repor~e à la figure 3, on voit le détail d'un mode de fixation du guide d'ondes à fentes sous la caisse de la motrice et des éléme~ts de la rame, qui assure à la fois la fixation et la protection du guide d'ondes. A cet effet, le guide d'ondes (1) est protégé des projections de ballast par un feuillard d'acier (2) percé
de fentes (3) de façon ~ ne pas masquer les fentes (~) du tube en alumi~ium et qui assure ia fixation du tube sous la caisse (5) par l'intermédiaire de boulons (6), par exemple, vissés dans la caisse (5). Les bords des fentes du feuillard sont taillés en biseau, ainsi qu'il est représenté sur la figure 3. A la fréquence citée de 2,45GHz, l'affaiblissement présenté par le guide, avec ses fentes, est de l'ordre de 18d~/km, CO t 4dB sur la longueur du train, et 2dB seulement si le lecteur est placé au milieu du train et alimente deux demi-guides d'une longueur de llOm chacun.
~e guide placé sous la caisse de la motrice ou d'une remorque est rigide. Or la rame indéformable est articulée autour de rotules habituellement situées juste en dessous des intercirculations permettant aux voyageurs de passer d'une remorque dans l'autre. Plusieurs solutions peuvent etre utilisées pour assurer le raccordement des guides d'ondes de remorques voisines.
On a résumé sur les figures 4a, 4b et 4c, trais des solutions possLbles de raccordement.
La premi~re de ces solutions représentée sur la figure 4a, consiste à utiliser dans la zone de raccordement un guide d'ondes souple comme o-. en rencontre dans certaines installations de radar. Ce raccordement se compose d'une partie souple, éventuellement constituée de F13~ P ~ .$~

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deux parties souples (s1) et (s~) séparables, reliées respectivement aux guides ondes (GOl) et (GO2).
La seconde de ces solutions, représentée sur la figure 4b, consiste à connecter les deux guides d'ondes adjacents (GO1) et (GO2) par l'intermédiaire d'un câble coaxial Cx éventuellement séparable en deux parties, dont les extrémités rejoignent l'intérieu- des guides d'ondes et assurent la continuité par l'intermédiaire des dipôles (d1) et (d2). Le passage d'une transmission par guide d'ondes à
une transmission par coaxial ou inversement ne perd qu'environ 0,ldB. L'affaiblissement du coaxial lui-même est de l'ordre de ldB/m, si bien qua la traversée de 11 séparations entre remorques (cas extrême où le lecteur est placé dans une des motrices) ne prend encore qu'un peu plus d'uns dizaine de dB. Afin de protéger le coaxial contre les projections de ballast, il est avantageusement placé dans une gaine telle que les boyaux ass,i-~nt, sur les trains classiques, les connexions pneumati1es ; sa protection peut être renforcée par une plaque de tôle.
La troisième solution, repr-sentée sur la figure 4c, peut être utilisée sur une rame articulée comme le TGV, dans laquelle les mouvements relatifs de remorques voisines limitent le débattement d'un guide par rapport à son voisin. Cette solution consiste a les positionner autant en regard l'un de l'autre que possibla, de façon que l'un capte la presque totalité du rayonnsment qui s'échappe de l'autre. A cet effet, chacune des ex:r~mités en regard des guides d'ondes (GO1) et (GO2) est pro.ongée par un élément en aluminium présentant la forme d'un tronc de pyramide, dont la petite base correspond à la section des guides d'ondes et dont la grande base est ho:nothétique de celle-ci. Compte tenu du faible débat:sment entre les deux extrémités des guides d'ondes, la perte de rayonnement est effectlvement rédulte.
Le brevet cLté en référence indique co~nent il est posslble d'utlliser un guide d'ondes à fentes pour mesurer en sécurLt~ la vitesse. Cette i~:esure s'appuie sur l'in~ection d'une fréquence telle o,~'entre deux fentes . .... 1 .... . .. ~ .

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successives l'onde se déplace d'environ une demi longueur d'onde. Dans ce cas, une antenne située à une faible distance du guide détecte des noeuds et des ventres d~amplitude dont le décompte lui permet de connaltre l~espace parcouru (et dont le quotient de ce décompte par ie temps lui permet de connaître la vitesse). Cette ~ossibilité peut être exploitée par ~.e lecteur. Si, en sus de 1~ fréquence voisine de 2,~5C~ tilisée pour la transmission, il injecte une Eréquence voisine de 2,7GHz, le signal qui lui est retourné est modulé au pas des fentes.
Lorsque le train est dans une position telle qu'il couvre deux balises à la fois, l une sur son avant et l'autre sur son arrière, il n'y a pas d'interférence radioélectrique dans le sens train-sol (encore que l'information étant reçue par deux balises distinctes, il soit plus économique qu'une seule la fasse parvenir au centre nodal de transmissions). En re~-anche, si le lecteur illumine d'une même fréquence non mo.ulée deux balises et que celles-ci modulent l'onde réfléchie, il est très possible que les deux ondes reçues par le mobile interferent et rendent difficile la bonne réception de l'information (encore qu'il soit possible, si le lecteur se trouve a une extrémité du train, qu'il y ait capture de l'onde la plus affaiblie, ayant parcouru deux fois la longueur du train, par celle, moins affaiblie, qui n'a parcouru que quelques mètres dans le ~rain).
Plusieurs méthodes peuvent ~tre utilisées, qui permettent de s'affranchir de ces per'..urbations. I
Une forme de réalisation est l'objet de la figure 5.
Une première méthode consisterait à utiliser deux lecteurs (Ll) et ~L2), qui émettent sur des longueurs d'ondes légèrement différentes, si bien que les signaux a dlverses fréquences puissent coexister sans que leur réception s~en trouve perturbée. ~es lecteurs seraient embarqués en ~3), correspondant a la partie médiane du traln.
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Une autre consisterait en ce que le lecteur soit situé au milieu du train en (3) et puisse émettre au choix à travers l'un ou l'autre des deux guides (G1) et (G2) parcourant chacun la moitié du train. L'émission d'un court message et la mesure de la qualité de la réponse de l'un et de l'autre permettent au lecteur de choisir l'une des deux balises (et, an lui faisant savoir qu'elle est choisie, d~obtenir d'elle qu'elle se fasse adresser par le centre nodal de transmissions les messages destinés à ce train).
La méthode que l'on préfère est toutefois une autre méthode encore. Elle consiste à émettre en permanence sur deux fréquences proches de 2,7GHz mais distinctes, de façon à obtenir de l'une d'elles au moins, parce que la moitié du guide dans laquelle elle est envoyée couvre une balise, une mesure continue de la vitesse. Il s'agit tantôt de la premiere balise, tantôt de la seconde, avec un recouvrement pendant lequel deux bali.ses sont couvertes et peuvent l'une et l'autre fournir la vitesse en sécurité. Le constat de la réponse d'une nouvelle balise (et une mesure de qualité associée) permet de decider à quel moment utiliser l'un ou l'autre des deux guides d'ondes pour écouler les transmissions.
On se rend compte que la nature intensive mais sporadique du débit d'une balise, la répartition des balises tout au long d'une ligne, A des intervalles qui permettent de l'une à l'autre une transmission à débit élevé en bande de base, le fait que deux trains se succédant sur une voie donnée sont en ~néral espacés d'une distance qui est souvent supérieure ~ 2 kilomètres, ou en d'autres termes qu'un seul train se t ouve sur une certaine section de ligne, le désir d~éviter qu'une rupture d'une llgne de transmission se traduise par l'impossibilité de communiquer avec les trains se trcuv~nt sur une certaine sectLon de ligne, le nombre relativement élevé des balises qui fait souhaiter que les noeuds de communication auxquels elles sont rattachées aient une structure simple, le fait que ces noeuds peuvent aussi être reliés avantageusement à
des Lnstallation9 fixes telles que des contrôleurs ,Li~ q.A~lT

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! 13 d'aiguille ou systèmes d'annonces aux passages à niveau, sont autant de caractères spécifiques aux transmissions devant relier les balises au centre nodal de transmissions.
Pour ces raisons, le systèmes de ccmmunications sol-trains selon l'invention est avantageusement complété d'un système adapté et spécifique de gestion des communications ~errestres qui est en quelque sorte le garant des performances et de son économie.
On reviendra plus en détail cur ce qui a été dit ci-dessus, à partir d'une forme de réalisation, présentée en référence aux figures 6 et 7.
Une transmission hyperfréquences à courte portée peut donc etre le maillon ~saut sol-train" d'un réseau de communications entre un centre d~ transmission et l'ensemble des tr2ins parcourant un~ ligne. Pour que ce réseau soit globalement intéressant, encore faut-il que le réseau terrestre de raccordement des balises hyperfréquences offre un niveau de performances compatible a~ec celui des balises, une disponibi!ité élevée et un coût modér~. Il faut de plus qu'il soit capable de prendre en charge les autres transmissions intéressant des points fixes situés sur la voie ou à son voisinage : stations fixes de la radio sol-trains, .moteurs et contrôleurs d'aiguille, systames de gestion dec passages à niveau, éventuellement bornes d~accès téléphonique, etc.
On décrira ci-après les grandes lignes d'une solution possible, basée sur un raccordement en boucle de noeuds rapprochés mais rudimentaires, avec une gestion dynamique d'une capacité qui grace ~ cela peut demeurer globalement faible On abordera successivement :
1 - l'aspect système, 2 - la résistance aux défaillances, ou processus de reconfiguratLon,

3 - la gestion des transmissLons,

4 - le format de la trame,

5 - l'architecture du noeud.
1 - En ce aui concerne l'aspect sYsteme, on fera 2~ Og75â

' 14 tout d~abord quelques hypothèses sur les balises et leur implantation :
On supposera que le débit de la liaison souhaitable entre une balise et ce que l'on appelera le Centre Nodal de Transmissions (CNT) est de l'ordre de 250kbit/s, full-duplex. Ce chiffre sup~ose une transmission sol-trains d'un débit supérieur à ~:~Okbit/s, car cette transmission se fait obligatoirement à l'alternat. Le débit doit être supérieur au double du débit de la liaison avec le (CNT) parce qu'il faut tenir compte de l'échange de données de service entre train et balise, des temps de retournement, de temps morts liés à l~ détermination par le train de la balise a utiliser lorsqu'il se trouve au-dessus de deux balises simultanément (quoique l'emploi de deux lecteurs ou d'une deuxi~me fréquence servant par exemple à
un~ mesure de vitesse en sécurité pe-mette d'assurer cette détermination en temps masqué). Les bandes passantes disponibles autorisent facilement ce débit. La considération qui le limite parfois, à savoir l'économie d'une pile censée durer plusieurs ar.nées, ne doit sans doute pas jouer si l'on téléalimer.~e les balises par le réseau de raccordement.
On supposera que l'espacement de deux balises consécutives sur la même voie est de 200m. Bien sûr, il n'a pas à être aussi court sur toutes les lignes, mais 200m est l'espacement maximum permettant d'assurer la continuité de la couverture à une rame TGV de 200m et donc d'offrir des services qui pour avoir une qualité commerciale demandent cette continuité, comme le téléphone.
Avec ces valeurs, on se rend compte que le réseau de raccordement nécessaire doit répondre à des caractéristiques tout à fait inhabitualles :
- un très grand nombre de balises à desservir, r~parties linéairement et à tras faible distance les unes des autres, - une trbs faible proportion ~e ces balises à être à ~n moment donné en contact avec un train (pour un espacement moyen entre TGV de 20km, proportion de 2% s'il 213~7~

s~agit de rames doubles, 1% si elles sont simples ; pour des locomotives espacées de 3 km et .~yant une couverture de 15m, proportion de 0,5%), - une grande vitesse de d~formation du "pattern~-du trafic (pour un TGV circulant à 360km/h, le contact avecune balise ne dure que 2 s ; pour une locomotive roulant à
llOkm/h et dont le guide d'ondes assu-e une couverture de 15m, ce contact ne dure que 0,5s), - pour les balises en contact avec un train, un débit instantané qui peut être très élevé, mais qui n'est sans doute pas le même pour toutes, - un grand souci de disponibilité, dans la mesure où le réseau doit être un outil du contrôle-commande des circulations.
La prise en compte de ces particularités am~5ne à
imaginer un réseau dont les caractéristiques sont les suivantes :
- un noeud tous les 200m, - une liaison MICTNl, à 2,048Mbit/s, - une liaison en double anneau entre deux Centres Nodaux.de Transmission, - un adressage direct des trains, conduisant à une structure de noeuds simple.
a) noeuds espacés de 200 m Si les balises d'une meme ~oie sont espacées de 200m (il est bien entendu qu'il faudra aussi envisager le cas où l'espacement est plus grandj, on peut envisager plusieurs espacement pour les noeuds - lOOm pour une ligne à double voie, à condition de les disposer et de les relier en quinconce, - 200m pour une ligne quelconque, sachant que, s'Ll y a plus d'une voie, un noeud devra raccorder plusieurs balises, - plus de 200m (par exemple 400, si l'on dispose un noeud à mi-distance de deux groupes de balises, soit à
lOOm de chaque, ou 600, si on dispose, un noeud a coté d'un groupe de balise~ et lui confie le r~ccordement des deux groupes ~itue~ ~ 200m).

~ ~s~ 5~ ~ 5~ 5~3~, 210g75a Il semble qu'il ne faut pas retenir 100 m, car une solution doit être générale.
Il semble qu'il ne faut pas retenir 400m ou davantage, car le câblage risque de devenir complexe, la disponibilité mauvaise pour un groupe entier de balises et qu~un émetteur-récepteur à débit élev- de portée 400m, plus de 4 émetteurs-récepteurs à débit plus faible et portée 100m, risquent de coûter plus cher que deux émetteurs-récepteurs à débit plus élevé et portée 200m plus une logique de noeud supplémentaire.
On retiendra donc l'hypothèse d'un noeud tous les 200m. Chaque noeud doit gérer 1 balise (sur voie unique), 2 (sur double voie) voire davantage sur certaines lignes ou en zone de gare. Il doit en outre gére le raccordement l; d'équipements fixes voisins (stations fixes de la radio sol-trains, contrôleurs d'aiguille s'ils sont gérés par IPOC~PE, passages à niveau, etc.).
b) liaison MIC TNl à 2,048Mbil/s Un choix important concerne le support, à savoir fibre optique ou cuivre. La fibre optique présente l'avantage d'une totale insensibilite aux perturbations et celui d'une capacité élevée. Elle pr~sente l'inconvénient qu'il n'y en a à l'heure actuelle que sur un kilométrage de ligne relativement faible quoi que croissant, alors que le cuivre est répandu. Elle présente aussi l'inconvénient que ses performances en matière de transmission supposent en pratique des noeuds puissants et qui risquent donc d'être coûteux.
Si l'on vise a utiliser un support de cuivre banal, la quarte d'un diametre de 0,4mm, on se condamne en pratique au niveau le plus bas des li~isons ~IC, la liaison TNl offrant un débit de 2,048Mbit/s.
Il faut toutefois observer que la norme PTT d'un pas de 1 800m entre répéteurs MIC sur quarte de cuivre de 0,4mm offre sans doute une solution économique pour les lignes où on ne désirerait pas offrir une transmission continue.
On peut penser que le co~ d~un r~p~teur HDB3 21QS75~

(deux circuits intégrés et une bobine accord~e) constitue une limite maximum à ce que sera le coût d'une transmission au même débit sur une longueur limitee à 200m.
2~048Mbit/s permettraient, sous réserve d'une gestion efficace de la capacité, le raccordement d'environ 7 rames TGV qui feraient simultanément usage de la totalité
de la capacité de 250kbit/s que l'on a supposé autorisée à
chacune (ou moins, si certaines ~e ces rames sont à
éléments multiples). Pour un espacement moyen de 20km, une lialson MIC permettrait la gestion en temps normal de 70km environ. On verra plus loin qu'il paraît intéressant d'espacer alors du double les CNT (lSOkm environ), une défaillance se traduisant par le fait que l'un d'eux n'ait plus à gérer qu~une partie de sa c~rge antérieure, mais son voisln prer.ant en charge l~s balises qu'il ne peu~ plus joindre. Dans ces conditions, une coupure de liaison se traduirait au pire par une divison par deux de la capacité
que l'on peut octroyer à un train.
La discussion ci-dessus montre qu'une liaison TNl, à la condition d'être gérée dynamiquement, permet la gestion de quelques dizaines de km. C'est a priori une valeur acceptable. Surtout, les limitations sont faciles à
repousser, si les débits indiv duels augmentent, si l'espacement des trains est réduit ou si l'on d~sire gérer des sections de ligne plus longues : il suffit de relier directement par une liaison MIC classique des sous-sections de la section de ligne à gérer. On admettra donc que la transmission se fait au débit de 2,013Mbit/s.
C) liaison en anneau (figure 6) Un débit global aussi faible ne peut etre partagé
e~ficacement entre des noeuds susceptibles chacun d'l'appeler'l un débit aussi important que si la totalité de l'info~mation est accessible dans chaque noeud. D'où le choLx d'une structure en anneau, dan3 laquelle chaque noeud retransmet vers son voiqin la totalité de l'information qu~il a reçue, éventuellement modifi~e de ce que lui-même en a extraLt ou y a a~outé.
Il faut bien, d'une façon ou de l'autre, que F~t~ 5~J ~ t3~ f~ 3~

21~755 , l'anneau soit bouclé pour que le CNT gère aussi bien l'émission que la réception. Le pllls simple est que le chemin du retour soit le même que celui de l'aller, c~est-à-dire que la topologie soit cslle d'une boucle n~empruntant qu'une seule ligne à l'aller et au retour.
Il n'est pas nécessaire, du strict point de vue des traitements logiques, que l'information repasse au retour dans chacun des noeuds trave:-s~s à l'aller. C'est toutefois intéressant du point de vue de la transmission et de celui de la reconfiguration.
Du point de vue des transmissions, on pourrait certes envisager un retour avec des "bottes de sept lieues'~, avec par exemple un pas de répétition de 1 800m et en sautant donc 8 noeuds à chaque ois. Toutefois, ceci condui~ à une soiution bien dissym~trique. De plus, les seuls points où une reconfiguration serait possible sont ceux où les deux sens de transmission sont disponibles.
Ceci impliquerait qu'une défail ance pourrait rendre "aveugle" une partie relativement i~pl)rt~nte d'une ligne.
Ceci ne paraît pas acceptable.
On admettra donc que chaque noeud (nj) est relié, dans les deux sens de transmission, à chacun de ses deux voisins (ni) et (nk). En revanche, l'information ne sera traitée que dans un seul sens ; ~ autre se limitera à
assurer la fonction de répétition et de reconfiguration.
S'il paraît a priori coûteux de sécuriser chaque balise et même chaque noeud, parce que les conséquences d'une défaLllance aussi locale sont a priori peu importantes, il n'en va pas de même de la protection contre les coupures de la liaison. Or de telles coupures ne manqueront pas de se produire.
Il semble insuffisamment efficace de rechercher une sécurisatLon par une autre lia.son empruntant le même itinéraire, car le secours peut ê:re vulnérable au même événement que celui qui affecte la liaison normale. Il ~emble quasiment impossible et en tous cas ruineux d'assurer chaque noeud par une liaison empruntant un autre itinéraire que la ligne, une liaisor. ?TT par exemple... .

210~75~
'' . 19 La bonne solution semble de secourir une liaison par celle qui la prolonge, en d'autres termes, d'attaquer une ligne par les deux bouts, chacun étant raccordé à un Centre Nodal de Transmissions. Ceci ne signifie pas que, en exploitation normale, chacun doi~e intervenir dans le raccordement d~un noeud donné mais seulement qu'il doit être possible, en cas de rupture de la liaison, de raccorder à un CNT l'ensemble des noeuds se trouvant du même côté que lui de la coupure.
d) adressaqe direct des trains La structure logique du rése-u amène à distinguer plusieurs niveaux :
- le Centre Nodal de Transmissions (CNT), responsable de la gestion d'une ligne et des raccordements à d'autres réseaux ou ser~eurs, - le "noeud", étape sur la liaison terrestre, responsable local de la transmission, de la reconfiguration et de l'extraction ou insertion d'informations dans la boucle, - la "balise~, en entendan~ sous ce vocable le contrôleur qui la gère, - le ~train~, destinataire final des échanges (on suppose qu'il assure les fonctio~s de passerelle avec les vrais destinataires finaux que son~ les systèmes embarqués ou le téléphone).
Vu la rapidité des recon~igurations de trafic demandées lorsqu'un train passe d'une balise à sa voisine, et vu le désir de limiter l'overhead, il parait intéressant de rechercher une solution dans laquelle, pour "parler" a un train, le CNT ne s'adresse pas exp"'citement au noeud de raccordement du moment, ni meme ` la balise, mais directement au train, sans se soucier de savoir où il se trouve. De la sorte, le changement de balise d'un train ne concerne que le train lui-même, la ba:'ise qu'il quitte et celle sous laquelle il s'inscri~. Le llhand-overl' ne concerne pas le CNT. Ceci diminue sa charge de travail et surtout accélère le processus et facilite la non-interruption d'un flux continu de données.

~qLl.E

210~7~

Ceci suppose que le train, par l'intermédiaire de son dialogue avec la balise, soit capable de disposer dans le noeud les informations permettant d'intercepter les informations qui lui sont destinees et de savoir quand et à
quel endroit injecter des données fournies par le train.
Dans le même ordre d'idees, l'adressage du train par le CNT doit être aussi efficace que possible afin de limiter l'overhead. Vu le faible nombre de trains se trouvant à un moment donné sous la juridiction d'un CNT, ceci sugg~re de leur affecter de façon dynamique des numéros abrégés.
2 - En ce aui concerne la aestion des défaillances, on procèdera à la reconfiguration du systame ainsi qu'il est expliqué ci-après.
On a indiqué que la structure de raccordement la plus appropriée paraissant être ceiie d'un anneau replié
sur lui-même dans lequel chaque noeud était traversé deux fois, une premibre fois donnant l'cccasion d'un traitement logique et une deuxieme fois au titre d'un simple répéteur de transmission.
On a indiqué egalement que ia protection contre une rupture de la liaison amenait à eilvisager de raccorder l'ensemble des noeuds entre deux endroits assez éloignés d'une ligne (on supposera 12 = 200km) a deux CNT se trouvant aux deux extremites, et à rechercher une sécurisation permettant de faire varier la limite des domaines de compétence de chacun.
On va maintenant examiner comment traduire ces principes, en se reportant aux figure3 6 et 7.
Comme dans la description ci-après il sera souvent fait appel à la structure d'un noeud reprécentée sur la figure 7, on a rassemblé ci-dessous la signification des dLff~rents organes désignés par des lettres.

~, 'fq~ ;3 ~J ~

210~7.~a !.:- , 21 (EG) : entrée gauche (~B~ : Gestionnaire de boucles (ED) : Entrée droite (E) : Entrée (SG) : Sortie gauche (S) : Sortie -5 (SD) : Sortie droite (EI) : Extracteur/Inject~ur (BD) : Bus de données ,BA) : Bus d adresses (~T) : Base de temps (FGD) : Fifo de gestion dynamique (Pd) : Porte dynamique (Ps) : Porte statique (Cl) : Comparateur (-2) : Comparateur (NA) : Numéro abrégé (~) : Registre de sélection (Rl), (R'l): Registres (R2), (R'2): Registres (FlE) : FiFo d'entrée (Y2E) : FiFo d'entrée (FlS) : FiFo de sortie (F~S) : FiFo de sortie (A) : Attention ; (DI) : Da~a In ; (DO) : Data Out (ST) : Synchronisation Trame ; (CO) : Clock Out (FSV) : FiFo sortie vide.
Tous les noeuds sont identiques. chacun dispose de 2 entrées (EG) et (ED), de deux scrtias (SD) et (SG) et d'une logique (L). Il peut fonctionner dans 4 modes, en appelant (L) la partie logique :
l.(EG) vers (L) vers (SD) et (ED) vers (SG): cas d'un noeud intermédiaire gauche (nj).
2.(EG) vers (L) vers (SG) ~(ED) et (SD) n'étant reliés à rien] : cas du dernier noeud à gauche (nm).
3.(ED) vers (L) vers (SD) [(EG) et (SG) n'étant reliés à rien] : ca~ du dernier noeud à droite ((n+l)m, ) 4.(ED) vers (L) vers (SG) et (EG) vers (SD) : cas d'un noeud intermédiaire ~ droite (n-~L);'.
Sans trop antLciper sur la solution technique retenue, on supposera qu'elle fait appel à la transmission de trames fLxes de 8kbits (corre~pondant donc à une fréquence de 250 trames par seconde) On supposera aussi que chaque trame comporte un motif de ~ynchronisation et peut comporter une zone véhiculant une colnmande (on verra plus loLn que cette zone peut être les deux premiers octets de F~ L~,q7~

;. ' ~
~'''`' ' ' ' ' ' ' .

210~7~3 la zone ACS d'Affection de Capacité Statique).
Une perte de synchro sur plus de n trames (n=16?) met un noeud dans un mode de reconfiguration. Dans ce mode, il se met en transparence pure (c'est-à-dire que sa logique (L) n'injecte aucun bit). Dans ce mode de transparence, il bascule entre les modes (l) et (~), en restant pendant approximativement une durée de deux trames dans chaque, jusqu'à ce qu'il ait accroché' la synchronisation trame.
On prendra le cas d'une initialisation complète et d'une llzison intacte. Le (CNT2) n'émet~ra rien dans un premier temps. Le (CNTl) émettra en continu une trame comportant seulement le motif de sync~ronisation et des (1) dans le reste de la trame. Les noeuds ayant retrouvé la synchronisation resteront dans le mode (1) où ils ont accroché, et ce de proche en proche en commençant par le noeud le plus voisin du (CNT1). Si les noeuds non accrochés basculent entre le mode (l) et le mode (4) toutes les deux trames environ, on voit qu'il s'accrocheront sur le (CNTl) à raison d'un peu plus d'un par trame (en moyenne, deux en 1,5 trame : au moment où un noeud c'accroche, son voisin immédiat a une chance sur deux d'être dans une phase où il s'accroche aussi, le voisin du voisin 2. . donc une chance sur quatre, etc., c'est-à-dire qu'environ deux noeuds en moyenne s'accrochent simultanément ; le premier noeud à ne pas s'être accroché ne l'a pas fait parce qu'il était orienté dans le mauvais sens ; il G une chance sur deux de s'accrocher dès la prochaine trame et. une chance sur deux d'attendre encore la suivante, mais, ~uand il s'accrochera, il y en aura en moyenne un autre ~ s'accrocher en même temps que lui). Si (n1) est le nombre de noeuds que l~on désire gérer à partir du (CNT1), on voit qu'au bout de (n1) trames, on est quasiment sûr que le lernier noeud à gérer, que nous appellerons (m), s'est accroché (si l'on attend plus longtemps, tous les noeuds entre le (CNT1) et le (CNT2) iniront par s'accrocher en mode (1) sur le (CNT1) et le (CNT2) recevra l'information ~,mise par le (CNT1) ; on pourrait aussi décider d'attendre ~ec instant). Avec une fréquence de 250 trameC/s et un espncement des noeuds de 200m, 100 km de ligne "s'accrocheront" en 1,5s.
Les noeuds ayant accroché la synchronisation rec~oivent des (1) dans toute la partie de la trame qui n'est pas le motif de synchronisation. Ils en re~oivent donc en particulier dans les deux premiers octets de la zone ACS d'Affectation de Capacité Stitique qui normalement désignent un noeud, par un numéro sur 12 bits, et une porte de ce noeud, par un numéro sur 4 bits. Le code qu~ il5 recoivent dans cette zone, 65535, désigne normalement la porte 15 du noeud 4095 (qui ne doit pas exister). Il sera interprété comme donnant l'ordre de rester dans le mode de réinitialisation.
Le (CNTl) va alors adresser au noeud m, nommément désigné, un ordre de passage da~s le mode 2 (une Affectation de Capacité Statique déf n e par son numéro de noeud et, par exemple, le numéro de porte 15). Le CNT1 va alors recevoir, par la boucle enfin bouclée, la suite d'informations qu'il envoyait. La r~initialisation de la première boucle est terminée. Le CNT~ peut alors procéder de même, en envoyant le motif d'ini~:ialisation sur lequel, de proche en proche, tous les noeuds restant vont s'accrocher. Il n'y a en effet pas de concurrence à
redouter du (CNTl) puisque le noeud (m) est bouclé dans le mode 2. Lorsque tous les noeuds restant sont accrochés, le (CNT2) peut donner au plus distant m' l'ordre de passer dans le mode (3) (une Affectation de Capacité Statique définie par son numéro de noeud et, par exemple, le numéro de porte 14). L'initialisation de la deuxième bouche est terminée.
En mode normal, c'est-à-dire hors du cas d'une rupture de la liaison ou de la défaillance d'un noeud, les CNT peuvent se mettre d'accord pour déplacer la frontière de leurs zones d'action respectives. I_elui qui restreint sa zone d'action doLt le faire le premier, en envoyant au nouveau dernier noeud le code de bouclage. On supposera que c'e~t le (CNTl). Les noeuds abandor.nés pa~sent alors, à
l'ecoulement d'une temporisation, dans le mode de recherche de synchronisation si (n2) est le nombre de noeuds à faire ; 210~7~5 ,, ~ .
' 24 passer sous l~autorité du (CNT2), celui-ci doit passer dans le mode de synchronisation pour une durée d'environ n2 trames (les autres noeuds n'ayant pas perdu leur synchronisation). Il peut alors envoyer l'ordre de bouclage sur le nouveau dernier noeud.
On constate que, au cours de ce processus de remaniement, certains noeuds n'ont pu ni recevoir ni émettre, tandis que d'autres continuaient à recevoir mais ne pouvaient émettre. C'est donc un processus qu'il vaut mieux éviter. Si on doit l'appliquer mieux vaut le faire noeud par noeud, de façon à dimi~uer la durée de la perturbation (une dizaine de ms).
En cas de rupture d'une liaison, ou de défaillance d'un noeud, le processus à mettre en oeuvre est voisin du processus qui vient d'être indiqué. Ie (CNT) ne recevant plus d'information en retour passe dans le mode de resynchronisation, puis essaye, de proche en proche, de reboucler sur les noeuds de plus en plus proches, jusqu'à
ce que la boucle s'établisse. Il sait alors quel noeud a assuré le bouclage. Il en informe l'au'cre (CNT), qui tente d'étendre sa juridlction jusqu'au voisin de ce noeud.
3. En ce qui concerna la aestion des transmissions, la description qui. suit suppose que l'interface entre une balise et le noeud auquel elle est raccordée se fait, comme indiqué plus ~oin, grâce à un FIFO
d'entrée (FlE), un FIFO de sortie (F1S), un fil de contrôle en entrée ("Attention") (A) et deux fils de contrôle en sortie Synchro Trame et FIFO vide (ST) et (FSV). Elle comporte donc en principe l9 fils, qui peuvent être réduits à 12 si les fils de données sont mu~tiFlexés.
a) Cas d'un train bénéficiant d'un numéro abr~aé
et couvert ~ar une balise Soit une balise couverte depuis un certain temps dé~à par un train. Le noeud connaît (depuis un certain temp9) le numéro abrégé du train, ql~'il a affecté à la porte à travers laquelle la balise est connectée.
Au d~but de chaque trame (~outes les 4 ms), le noeud écrit dans le FIFO de sortie (F1S) le numéro de la 210~7~

nouvelle trame et émet un signal .,ur le fil de Synchro Trame ST. Lorsqu'elle reçoit ce signal, la balise sait que les octets destinés au train dans la trame i-1 se trouvent dans le FIFO de sortie (F1S), 1erminés par l'octet supplémentaire donnant le numéro de le nouvelle trame. Le nombre des octets de données recus ~r un noeud au cours d'une trame est toujours égal au nombre des octets transmis par le noeud dans cette même trame. Il est donc connu de la balise, qui a dû noter ce nomhre lors de la trame précédente. La balise peut "prendre ~e l'avance" dans la lecture des octets de données, en testant la vacuité du FIFO.
La balise est à même de transmettre au train, lorsqu'il l'interrogera, les octets cie données reçus. Elle doit aussi indiquer au train ls n~ ro de 12 nouvelle trame, ce qui l'aide à garder la syn-ironisation, qui n~a ~esoin d~être qu'approximative.
C'est la responsabilité de la balise d'avoir alimenté à temps le FIFO d'entrée (FlE) avec (au moins) le nombre d'octets à transmettre dans la nouvelle tr`ame (i), et c'est donc la responsabilité du t:ain de les lui avoir fournis à temps. La balise reçoit l'indication du nombre d'octets à transmettre (et les octets de données correspondants) de la part du train. ~e nombre sera le plus souvent le même d'une trame à l'autre, mais rien n'interdit qu'il varie, selon une loi connue du ~ain. Les transmettre à temps signifie qu'ils doivent avoir été rangés dans le FIFO d'entrée (F1E) avant que le noeud ait l'occasion de les émettre. Comme la balise ne connaît pas ce moment, elle doit supposer que la transmission commence des l'octet 64 de la trame, mais rien ne lui int.6rdit de prendre de l'avance. Quand le FIFO d'entrée (F1E) est vide alors qu~il est sollicité pour fournir des octets de données, la transmissLon se falt en remplacement en recopiant les bits reçus de l~amont (ce comportement est utilisé dans le hand-over)~

~1 ~q~ ? ~

2~0~7~3 b) cas d~un train couvrant une nouvelle balise alors qu'il a encore le contact avec la Précédente Si un train s'approche d'une nouvelle balise i, il entame un dialogue avec elle (mais jusqu'à un certain moment pas avec le CNT à travers cette balise). Une fois la qualité de la liaison satisfaisante, le train indique à la balise son numéro abrégé. Il lui indique aussi à partir de quelle trame n il désire effectuer le hand-over, c'est-à-dire utiliser la nouvelle balise (i) pour ses échanges avec le CNT plutôt que la balise actuelle (j). Il l'indique à la balise (i) mais ne se soucie pas de 'indiquer à la balise (j) -Au cours de l'intervalle co-r~espondant à la trame (i-1), la balise rentre le numéro abrégé dans le FIF0 d'entr~e (F1E). Puis elle envoie un signal sur le fil d'Attention (A). Ceci provoque la lecture du numéro abrégé
par le noeud, sa recopie dans le registre de sélection associé à la porte ainsi que dans lt`. FIF0 de sortie (F1S).
La balise a ainsi l'occasion de verifier que le numéro abrégé a été correctement reçu et, dans le cas contraire, de le transmettre à nouveau.
Le train transmet à la bal..se (i) les données à
envoyer dans la trame (n). La balise ~es entre dans le FIF0 d'entrée (FlE) qui la raccorde à son -.oeud. Au cours de la transmission de cette trame (n), c'est encore à partir de la balise (j) que le train doit lire les données qui lui étaient destinées dans la trame (n-l).
Comme le train n'a envoyé a la balise (j) aucune donn~e à transmettre dans la trame (n), le FIF0 d'entrée (F1E) de celle-ci ne peut fournir de données lorsque le m~canisme de sélection lui en donne :L'occasion. La vacuité
du FIF0 d'entrée (F1E) provoque non seulement la non-émissLon et son remplacement par la retransmission transparente des octets reçus du noeu.~ en amont mais aussi la désélection de la porte, c'est-a--dire la remise à 0 du registre de sélection associ~ à la porte à laquelle est connect~e la balise (j). Le noaud (~) est redevenu disponible pour un prochain train.

2~ 0~7~5 , ` .~ .

Il faut noter que tout underrun a les mêmes effets qu~une fin d'utilisation de balise. ~:L faut donc éviter le blocage qui resulterait de ce que 1~ ~IFO d'entrée (F1E) peut contenir la fin des données à transmettre, qui empêcherait la réinitialisation par 1 train ayant provoqué
l'underrun ou l'initialisation par le train suivant. C'est pourquoi l'underrun doit provoquer, au début de la trame suivante, la purge du contenu éventuel du FIFO.
c) Cas d'un train couvrart une nouvelle balise alors ~u'il nétait plus couvert mais possède un numéro abré~é
Lorsqu'un contact de qualité est établi avec la balise, le train lui transmet con numéro abrégé et l'indication de la trame à partir de laquelle il souhaite 1; émettre (en p-incipe, la suivante). .e noeud, connaissant le numéro abrégé mais n'ayant pas reçu dans la trame d~indication de capacité affectée au train, émet en fin de trame une demande d'affectation de ca~acité. I1 se passera un certain nombre de trames avant que le CNT ait reçu cette demande, l'ait traitée et décidé d'une affectation et puisse l'indiquer dans une trame au départ. Jusqu'à ce moment, le noeud réémettra la demande d'affectation dans chaque trame. Lorsqu'il recevra une a~fectation, il saura que les octets correspondant dans la trame reçue sont à
transmettre à la balise, le numéro de la trame sera pour le train l'indication implicite du nombre d'octets transmis et donc à renouveler. La liaison ne sera restée inactive que, en pratique, le temps physique de parcours de la boucle plus une durée de trame (ou deux ?).
Il est vraisemblable que les données transmises par le CNT à travers les deux dernières trames envoyées à
la balise précédente n'ont pas pu être reçues par le train (à moins que celuL-ci n'ait délibér~ment décidé de cesser d'émettre alors qu'il était encore bien couvert par cette ballse)~ C'est la responsabilité de la procédure utilisée entre le CNT et le train (ou des processus de niveau plus élev~) d'~ssurer la reprise néceqsaire.

210~7~

d) Cas d'un train couvrant une nouvelle balise alors qu'il ne dis~ose pas encore d'un numéro abréqé
Un train ne disposant pas encore d'un numéro abrégé (parce qu'il arrive dans la ~or.e couverte par le CNT
sans annonce par le CNT qu'il a quit~é ou parce qu'il sort d'une période d'inactivité) utilise comme numéro abrégé une valeur nulle. Ceci est détecté par le noeud lors du chargement du registre de sélection et provoque l'envoi par lui au CNT d'un message demandant l'affectation d'une capacité de multiplexage statique avec le train, défini non pas par le numéro abrégé qu'il n'a pas encore mais par le numéro du noeud et de la porte à l~quelle la balise est raccordée.
Le lien ainsi établi l'~st entre un processus d'adressage et d'affectation de capacité dans le CNT et un processus d'initialisation dans le train. Cet échange permet au train d'indiquer son numéro d'engin complet et ses désirs de capacité. En retour, dans la mesure où il dispose de numéros abrégés libres, le ~NT indique au train le numéro abrégé qu'il doit utiliser et le débit affecté
(combien de fois 32 octets par trame, ou dans chacune des 16 trames d'une multitrame si cette capacité n~est pas constante). Une fois terminé ce dialogue initial, le CNT
rompt la liaison statique. La balise, après avoir constaté
cette rupture par le fait qu'elle ne reçoit plus d'octet dans le FIF0 de sortie (FlS), initialise l'échange dynamique en plaçant dans le FIF0 d'entrée (F1E), le numéro abrégé du train et en envoyant au noeud le signal d'Attention par (A).
La désaffectation d'un numéro abrégé est automatique, sur écoulement d'une temporisation sans transmission (de 5 minutes par exemple). Pour éviter une erreur d'interprétation, le CNT attend encore un certain délaL avant de réaffecter le même n~ro abrégé à un autre train.
Lorsqu'une transmission à capacité dynamique est établie, le train peut avoir à demander au CNT d'en modifier le débit (par exemple en ræ.i30n de l'apparition de ~~:',", ~ Y ~ :;~ "~ ~

21 0~7~

besoins nouveaux ou de leur dispariticn). Il doit le faire à travers le flux de données qu'il envoie au CNT, dont on suppose qu'un certain sous-ensemhl- est destiné à la gestion de la liaison. Le CNT peut de lui-meme modifier le débit, soit en raison d'une modific--,tion des besoins, soit pour répartir la pénurie.
e) Raccordement des obiets à capacité statiaue Le raccordement des objet:s bénériciant d'une capacité statique (station fixe de radio sol-trains ou controleur d'aiguille, par exemple) ~ t assez semblable à
celui des trains, à quelques différences près :
- le débit peut etre rendu régulier par l'utilisation de FIFOs; comme il est relativement lent, les données peuvent etre échangées sur une liaison série; deux lS fils suffisent, un par sens.
- la capacité étant fixe ne nécessite pas de fil de contrôle autre qu'une horloge, fournie par le noeud, et donnant le rythme bit, - la capacité "fixe' peut cependant etre modifiée par le C~T; l'intéret est, par exemp'~e, de tester à faible cadence le controleur d'une aiguille dont ne s'approche aucun train et d'augmenter la cadence lorsqu'un train s'approche (controle "impératif"); le noeud peut parfaitement etre télécommandé et fiire varier le rythme de l'horloge bit qu'il fournit à l'unit~ raccordée.
On peut meme envisager une variation du débit statique commandée localement. Une application en serait des bornes d'accès téléphonique mi:;es à la disposition d'agents de l'équipement (en principe, pas des mécaniciens, car l'arrat d'une locomotive au-dess~s d'une balise offre un débit permanent et élevé). L'agent devrait enficher un équipement comportant le combiné, le clavier d'appel et l'équipement de conversion appropri~ (numérique-analogique, avec filtrage, et inversement). Une variante serait que l'équipement enflché soit lui-meme la base d'un téléphone sans fil permettant un acces distan~ dans une zone d'une centaine de mètres. Le problème de transmission posé est de ne fournLr une llaison qu'à partir du moment où

21037~

l'équipement est enfiché, et le cas echéant de fournir un débit différent durant la phase d'appel et d'établissement de la communication et durant la phase de conversation. Il faudrait installer un bouton d'appel dont l'effet soit l'émission par le noeud d'une demande de débit avec la porte à laquelle la borne es~ connect~e.
4. En ce ~ul concerne le format de la trame, il est proposé ci-après un format, présenté dans le seul but de montrer la faisabilité du systeme et son degré de complexité. On fait le choix d'une longueur de trame de 1024 octets. Ce choix résulte d'un ccl.lpromis entre le désir d'associer un nombre suffisant d'oct.ets de données (ici jusqu'à 955) à l'overhead (ici 69 octets) et celui d'assurer l'efficacité de la gestion dynamique de capacité
grâce à une frquence trame élevée (i(i 250 trames/s pour un débit de 2,048 Mbit/s).
- octets 0-2 : NTS Numé~otation de Trame et Synchronisation - octets 3-31 : ACD Aff*ctation de Capacité
Dynamique - octets 32-36 : ACS Aff-~tation de Capacité
Statique - octets 37-n : DMS Données Multiplexées Statiquement - octets n-991 : DMD '~onnées Multiplexées Dynamiquement - octets 992-1023 : RCD Requêtes de Capacité
Dynamique N~S Numérotation de ~rame et SYnchronisation ~octets 0-2) Les octets 0 et 1 contiennent un motif de synchroni9ation. L'octet 2 contLent un numéro de trame.
Seuls le9 quatre derniers bits ser~rent à d~finir la trame d~ns la multLtrame, mais l'ensemble des 8 bits permet de distribuer une horloge avec une o~riode d'environ une seconde. Le numéro de trame sert d'l1ne part a assurer un sous-multiplexage permettant d'offrlr des débits faibles à
~F~3' ~q~ .9~

21 0~ 7~

certaines portes et d'autre part 3 coordonner les hand-overs.
ACD Affectation de CaPacité Dynamiaue ~octets 3-31 ) Chacun des octets 3 à 30 (l'octet 31 contient toujours O) affecte à un certain trlin une capacité de transmission de 32 octets dans là zone DMD de 30nnées Multipiexées Dynamiquement de ia trame. Le train concerné
est désigné par un numéro abrégé, de 1 octet, qui lui a été
affecté préalablement par le Centre Nodal de Transmission (CNT). Un même train peut se voir ~ffecter une capacité
multiple de 32 octets dans la t~.-ame, qui n'a pas à
correspondre à des zones jointives ~._ DMD. Il peut aussi avoir un nombre de zones qui varie d'une trame à l'autre mais d'une façon convenue à l'avance en fonction du numéro de la trame dans la multitrame. Pou.: ure fréquence trame de 250, chaque incrément de capacité de ~ octets correspond à
un incrément de débit de 64 000 bit/s. Le plus petit débit qu'il est possible d'affecter dy~amiquement est de 32 octets toutes les 16 trames, soit 4 k.bit/s. Le plus élevé
est de 28 x 32 octets par trame, soit 1.792 .~bit/s.
L'adresse O n'est jamais affectée à uS train et son emploi dans ACD permet donc de ne pas affecter une zone de mémoire (mais elle fait peut-être l'objat d'une affectation statique). Il n'est pas prévu de m~canisme de diffusion générale à tous les trains. La raison en est la difficulté
non pas de faire parvenir l'information aux noeuds mais de la délivrer aux trains en la superposant aux informations normalement délivrées. On pourrait toutefois envisager la diffusion d'une alerte utilisant un fil supplémentaire de l'interface. Un message plus complexe doit en principe atre adre~sé individuellement à chaque tra.in par le CNT.
ACS Affectatlon de Ca1~acfté ..''tatique ~octets 32-36 Cette zone permet la modification des capacités affectées au multiplexage semi-statique (zone DMS). Une seule capacité peut être modifiée par trame. La zone ACS
est constituée de 3 sous-zones :
- la premiere, de 12 bits, désigne un noeud. ~es ;. 210~7~
... . .

noeuds ont un numéro fixé en EPROM. Dsux numéros identiques ne doivent pas se trouver dans une zone de ligne gérée, en normal ou en secours, par un même CNT; le numéro 4095 est réservé au mode de reconfiguration, - la deuxième zone, de 4 bits, désigne une porte du noeud; les portes 14 et 15 sont réservées au mode de reconfiguration, - la trolsieme zone, de ~4 bits, désigne les octets affectés. Les 14 premiers bits désignent une adresse d'octet dans la trame (10 bits) et un numéro de trame dans une multi-trame (4 bits). Les 9 bits suivants constituent un masque disant desquels des 9 derniers bits de la zone précédente ne pas tenir compte : ies 5 premiers sont relatifs aux 5 derniers bits de la zcne d'adresse et les 4 derniers au numéro de trame. Ainsi, un masque nul représente une capacité de 1 octet par multitrame soit, pour une fréquence de trame de 250, un débit de 125 bit~s;
un masque de 111 (en binaire) représente une capacité d'un octet dans une trame sur deux, soit un débit de 1 kbit/s;
un masque de 111111 représente une capacité de 4 octets dans chaque trame, soit un débit de 8 kbit/s. Une valeur de O dans la zone d'adresse supp:-ime une allocation pr~céd~ente.
On notera que la variante suivante se serait contentée de 16 bits pour indiquer les octets affectés, mais elle est d'un maniement moins souple. Les 14 premiers bits désignent, avec une précision peut-être inutile comme on va le voir, une adresse d'octst dans la trame (10 bits),suivi d'un numéro de trame dans la multitrame (4 bits). Tous les O qui terminent la zone indiquent de combien des bits de poids faibles par.mi les 14 premiers ne pas tenir compte. A titre d'exemple, la valeur (exprimée en binaire) 1100110011010111 affecte l'octet d'adresse 1100110011 dans la trame 0101, soit un débit de 125 bit/s.
La valeur 1100110011011100 affecte la même adresse dans 1 trame sur 4, soit un débit de 1 kbit/s. La valeur 1100110010000000 affecte les 8 octet~ d'adresse 1100110000 à 1100110111 dans chaque trame, soit un débit de 16 kbit/s.

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210~7~.~
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Dans les trames que le CNT n'utilise pas pour modifier les affectations statiques, les 40 bits émis par lui sont à 0. La nullité des 16 pre~iers ~its peut être mise à profit par un noeud pour demander une affectation statique à l'une de ses portes dynamlques, comme il a été
indiqué pour le mécanisme d'affectation d'un numéro abrégé
à un train n~en possédant pas encore, voire à une de ses portzs statiques, comme la possi~ té en 2 ét~ évoquée pour le raccordement de téléphones. e'e noeud, constatant la nullité des 16 premiers bits, inscrit son propre numéro et celui de la porte concernée dans les 16 derniers. Bien entendu, il est possible que plusieurs noeuds agissent de même au cours d'une même trame. Le me-~nisme indiaué montre que c'est le dernier traversé "qui gagne". Comme un noeud 1; émettra la même demande, trame après trame, jusqu~à avoir obtenu un numéro abrégé pour la porte en question, cette collision ne présente pas d'autr~ inconvénient que de retarder l'affectation.
DMS Données Multiplexées _stiquement ~octets 37-20 n) La zone DMS de Données ~ul1:iplexées Statiquementest gérée selon le multiplexage statique ou plus exactement faiblement dynamique dont le mécanL;ne d'affectation est indiqué par la zone ACS d'Affectation de Capacité Statique.
Par le jeu des multitrames, les débi~s individuels peuvent s'échelonner entre 125 bit/s et 64 k~it/s.
DMD Données MultiDlexées DYn miauement ~octe~ts n-991 ) Ensemble de zones de ~2 octets affectées dynamiquement à la transmission a~ec les trains selon les indications fournies par la zone ACD d'Affectation de Capacit~ Dynamique. La limite n de séoaration entre la zone DMS de Données Multiplexées Statique~len~ et la zone DMD de Données Multiplexée~ Dynamiquement est gerée par le CNT et n ' e~t pa9 connue des noeuds (et n'a pas a l'etre). Les zones DMS et DMD peuvent meme etre i~.briquées.
RCO Reau~tes de CaDacite~ Dvrlamiaue ~octets 992-102~1 F~? ?L , ,~,, ,~, 21087~
. ~

Chaque bit de cette zone correspond à un train, défini par son numéro abrégé. Le CNT met initialement à 0 la totalité de la zone. Chaque noeud traversé peut mettre à
1 certains bits, mais pas à 0 (c'est-~-dire que chaque noeud transmet vers l'aval la fusion logique de ce qu'il a reçu de l'amont et de ce qu'il a rajouté). Il met à 1 la position correspondant à un train dont une de ses portes comporte le numéro abrégé dans sor. registre de sélection si, pour ce train, il n'a pas été J~ns l'impossibilité de fournir les octets demandés par l'inlermédiaire de la zone ACD. En d'autres termes, il met un 1 pour un train qui a fourni la totalité des octets demandés ou pour lequel aucune capacité de transmission n~a encore été affectée.
Pour un train dont une de ses porteC contient le numéro abrége, il ne met pas un 1 s'il y a eu underrun et en particulier si aucun octet n'a été fourni. Ce dernier cas peut être celui d'un train qui a cs~sé d'être couvert (et c~est par ce mécanisme que le CNT en est avisé) ou celui d'un train couvert de façon cort nue mais qui vient d'effectuer un hand-over. Dans ce dernier cas, le CNT ne sera même pas avisé : il recevra quand même un 1, mais ce 1 aura été ajouté par le noeud auquel est raccordée la nouvelle balise.
5. En ce aui concerne l'arc_ tecture d'un noeud, celle-ci peut être résumée de facon synthétique comme indiqué ci-après (figure 7).
1. Interfaces Externes Interface Stati~ue Entrée :
- 1 fil Data In, (DI) - 1 fil Attention (dans le cas de bornes d'accès téléphonique) (A) Sortie :
- 1 fil Data Out, (DO
- 1 fil Clock Out, (CO`
On retiendra que le débit binaire est susceptible de changer. Par exemple, si la porte correspond à un contrôleur d'aiguille, un centre de contrôle peut demander, 210875~

à l'approche d'un train un debit de 4 kbit/s et se contenter, à d'autres moments, d'un débit de 125 bit/s.
Interface dynamique Entrée :
- 8 fils Data In, (DI;
- 1 fil Attention, (A) Sortie :
- 8 fils Data Out, (DO) - l fil Synchro Trame, (ST) - l fil FIFO Sortie :.de, (FSV) On notera que les 8 fils de 3ata In et 8 fils de Data Out peuvent être remplacés par 8 fils de Données, bidirectionnels, et un fil de sélection de sens, géré par l'organe raccordé. Une interfac~ parallèle semble préférable à une interface serie, à ;a fois parce que les faibles distances entre balise et noeud le permettent (quelques mètres) et qu'il semble intéressant de réduire le débit, celui-ci pouvant être ~evé, l'environnement électriquement pollué et le mode de transmission devant rester simple.
2. Architecture interne L'architecture du noeud peut se décomposer en un certain nombre d~organes communs, assurant les fonctions suivantes :
a) reconfiguration, b) extraction-injection, c) base de temps, d) gestion des capacités, . et gérant un bus d'adresses (aA) et un bus de :30 données (~D) (ce dernier étant un bus série) et, raccordées ces bus :
- des porteR a gestion dynamique Pd, - des portes ~ gestion stati~ue Ps.

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210~7~a a ) Reconfiaura ti on Comme il a été indiqué plus haut dans le - commentaire relatif à la gestion des défaillances, le noeud dispose de 2 entrées (~G) et (ED) et de deux sorties (SD) et (SG) et il peut fonctionner dan, 4 modes suivant la position qu'il occupe dans la boucle ^~nsidérée.
L'organe de reconfiguration ~surant les fonctions décrites plus haut comporte seulement les relais électroniques assurant les contacts correspondant aux quatre modes. C'est la base de temps Bl' qui doit rechercher la synchronisation, envoyer le code ordonnant le basculement dans les modes (1) et (4) alternativement (avec une période pour deux alternances correspondant à la durée d'environ 4 trames) aussi longtemps ;Iu'elle n~a pas trouvé
la synchro, inhiber toute émission autre qu'une répétition aussi longtemps qu'elle reconnai- le code OFFFF
(hexadécimal) dans la zone ACS, et reconnaître un éventuel ordre de passage en mode (2) ou (3).
Un probleme technologique eventuel à signaler est qu'au cours de la resynchronisatioh, 1 arrivera que deux balises voisines cherchent l'une et l'autre simultanément à
"driver" la liaison entre elles.
~ ) Extraction-In iection Les performances globales de la boucle sont en partie liées au temps de traversée de chaque noeud. Il paraît impossible de descendre en d _sous d'un temps bit mais il est souhaitable de ne pas monter au-dessus, en particulier de ne pas rajouter un temps-octet.
Malgré.le passage d'un mode HDB3 à un mode binaire pur et inversement, il doit être poss_ble de répéter avec un délaL de 1 temps bit (nécessaire en particulier pour génerer les viols de parite appropriés). Il faut que le bit destiné à remplacer éventuellement un bit rec,u soit disponible en même temps que ce bit. En pratique, cela signi~ie qu'il faut d'une part un reglstre de 8 bits se remplissant en permanence à partir des bits rec,us de l'amont et parfoLs recopié sur un bu~, et un registre de 8 bits que 1' on puisse vider en s~rie sur la liaison aval, ,, .

21 0~7~a qui soit au plus tard chargé quand on a besoin du premier de ses bits. Une bascule d'injection doit sélectionner l'entrée série amont ou la sortie série aval du registre d'écriture. Ces registres peuvent être répartis et dupliqués dans les portes si on décide d'utiliser un bus série pour le transfert des données. L'ensemble de ces ~onctions est rassemblé dans la figu,e 7 sous la référence ~E/I).
Il est sans doute opportun ~'indiquer les temps de réaction à attendre. Si la distance de (C~T1) a (CNT2) est de 200 km et si la vitesse de propagation dans le câble est de 200 000 km/s, s'il y a un noeud tous les 200 m, donc dans les cas de reconfiguration ~xtrêmes 1000 noeuds traversés chacun deux fois, si le temps de traversée est de 1 temps-bit, alors la durée globale de parcours de la boucle est de 3 ms, soit un peu moir.s d'une période trame.
Si le CNT a une puissance de traiter.lent infinie, c'est-à-dire s'il est capable de tenir compte dans une trame qu'il émet des demandes de capacité qu~il a reçues dans la précédente, il s'écoule entre le moment où un train demande une capacité de transmission et Ct-~lUl. OU il 1 ~ obtient 4 périodes de trame. Pour tenir compte des durées de traitement, il est plus raisonnable de tabler sur 5 périodes de trame, soit 20 ms. Cetl;e durée corespond à un parcours de 2 m pour un TGV circulant à 360 km/h, et de l m pour une locomotive circulant à 180 k~m/h. Elle n'affecte donc pas exagérément la capacité de trdnsmission d'un train ne disposant pas d'une couverture c~ntinue. On voit que l'enjeu d'avoir un délai de traversée de l temps bit plutôt qu'1 tempC octet est de l'ordre de 4 ms. Il ~erait donc malgré tout acceptable de "prendre son temps". Ajoutons que, dans le cas d'une locomotive ne disposant que d'un octet par multi-trame, la requête est émise dès la première trame, mals le délai d'attente de capacité peut être ~llongé de 15 trames, qoit 60 ms, qoi.t encore 3 m pour une , locomotive circulant à 180 km/h. Cr, ~,~oit tout l'intéret d'équiper le lecteur hyperfréquences d'une antenne à
couverture allongée, câble à pertes ou guide d'ondes à

:
,, 2~0~7 55 fentes.
c) Base de Tem~s La base de temps (BT) a des fonctions multiples :
- elle reconstitue le rythme bit à partir de la réception amont et, en l'absence de réception, synthétise un rythme approximativement égal, - elle crée le rythme de trane, - elle recAerche le motif de synchronisaiion (en attendant sa fin en temps normal dans le deuxieme ou le troisième octet de ce qu'elle s'attend à être la nouvelle trame); si le motif n'est pas trouv~ dans plus de n trames consécutives, elle passe dans le mode de resynchronisation où elle le cherc~e partout, - elle lit le numéro de trame à la suite du motif de synchronisation, - elle multiplexe sur un bus parall~le d'adresses (BA), le numéro de trame et de bit (17 fils) et le numéro abrégé de train (8 bits) fourni par le FIFO de gestion dynamique (FGD), un 18ème fil assurant le multiplexage entre les deux informations (ou encore, dans un premier temps le numéro de bit (13 bits) et dans un deuxième temps : le num~ro de trame (4 bits) et le n~m~ro abrége de train (8 bits), ce qui limite ~ 14 le nombre dg fils du bus, - elle reconnaît les ordres concernant une porte série, dans les octets 32-33 et envoie à la porte appropriée un signal de sélection à la fin de l'octet 36 pour que celle-ci enregistre les ir.formations présentées ; sur le bus série de données (BD), - elle présente une informa~ion de validation aux portes parallèles pendant les octets 992-1023, de façon que celles-ci, si elles ont reconnu le numéro abrégé de leur train dan8 les 8 bits de poids falble du bus d'adresses (BA), a~outent un 1 sur le bus sérle d'écriture si elles n'ont pas connu d'underrun lorsqu'il leur a été demandé de fournir de~ octets de données, - elle envoie une impulsion d'écriture au FIFO de gestion dynamlque (FGD) pendant les octets 0 a 31, et lui présente un octet 0 sur le bus de données pendant les ' : , 210~7 ~
., .

octets 0, 1, 2, et 31; elle envoie à ce FIF0 une impulsion de lecture tous les 32 octets et lui donne la maîtrise de 8 fils du bus d'adresse ~BA) dans une phase sur deux de la présentation d'adresses sur ce bus.
d) Gestion des CaDacités et Portes La gestion des capacités dynamiques passe par 1'écriture et la lecture du FIF0 de gestion dynamique (FGD). Ce FIF0 est rempli, à partir d-s o~tets 0 à 31 de la trame (les octets 0-2 et 31 corresponiant à un bourrage).
Chaque octet non nul représente le numéro abrégé d'un train autorisé a utiliser le groupe de 32 octets correspondant à
son rang dans le FIF0 pour recevoir et émettre des données.
En conséquence, chaque octet du FIF) est présenté, pendant 32 temps octets de suite, sur le bus d'adresse (BA) (où il est multiplexé avec le temps bit et ie numéro de trame) et c~est les portes à gestion dynamique qui comparent en (Cl) et (NA) le numéro abrégé de train pr~isenté à celui qui est inscrit dans leur registre d'affoc~ation. En cas de concordance, à chaque temps octet, e'les lisent un octet dans le FIF0 d'entrée (F1E) et en écrivent un dans le FIF0 de sortie (F1S). Attention : la ,ecture d'un octet doit intervenir avant de l'injecter sur la ligne; l'écriture d'un octet ne peut intervenir qu'ap:ès qu'il ait été recu.
Comme le délai de traversée d'un noeuJ n'est que de 1 temps bit, toutes les écritures doivent intervenir (presque) un temps octet avant les lectures de la même adresse. Une solution est que la porte Pd recopie t.ous les temps octet le fait qu'elle a lu, et n'écrive que lorsqu'elle a lu un octet plus tôt. I1 est sans doute souhaitable que le transfert des données se fasse en série sur un fil bit par bit plutôt qu'en parallele octet par octet.
~ a gestion des capacités ~tatiques et des rythmes g~rés par (RS) se fait par la compa~:ai30n en (C2) du temps octet (et numéro de trame) pr~senté ~.ur le bus d'adresses (BA) et de ce qu'a stocké la porte comme information de commande, a savoir le mame genre d'information, plus un m~sque explicitant de quels bits ne pas tenir compte dans la comparaison. Cette info~mation ie commande a été

? ' ~ 7, ~r~'sl~

210375a présentée en série, et stockée en parallèle dans un registre de 24 bits. Les transferts de données pourraient eux aussi se faire en série. La porte Ps comporte aussi un sélecteur permettant de choisir ce ui des fils du bus d'adresses (BA) à utiliser pour dc~nner le rythme à la liaison série externe, rythme régulier même si les données arrivent par paquet.
La description qui précède cle l'architecture d'un noeud ne fait appel qu'à des éléments ce logique câblée. Il n'est évidemment pas exclu de réalise: certaines fonctions grâce à un microcontrôleur et au logiciel approprié.

~ V ~s,~ ,,q ,~

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Claims (14)

REVENDICATIONS

1 - Système de transmission à courte portée entre des balises au sol (b) et des mobiles, caractérisé en ce que l'antenne portée par un mobile a une couverture sensiblement plus longue dans la direction longitudinale du mobile que dans la direction transversale.

2 - Système de transmission à courte portée entre des balises au sol (b) et des mobiles selon la revendication 1, caractérisé en ce q e la distance entre balises voisines (b) est inférieure à la longueur de la zone couverte par l'antenne du mobile ou lui est peu supérieure.

3 - Système de transmission 3. courte portée entre des balises au sol (b) et des mobiles selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'antenne portée par le mobile est un câble rayonnant.

4 - Système de transmission à courte portée entre des balises au sol (b) et des mobiles selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'antenne portée par le mobile est un guide d'ondes à fentes.

5 - Système de transmission à courte portée entre des balises au sol (b) et des mobiles selon la revendication 4, dans lequel le mobile est constitué d'un ensemble de plusieurs véhicules portant chacun un guide d'ondes (GO) faisant office d'antenne, caractérisé en ce que les guides d'ondes de deux véhicules adjacents sont reliés par un guide d'ondes souple (s1), (s2).

6 - Système de transmission à courte portée entre des balises au sol (b) et des mobiles selon la revendication 4, dans lequel le mobile est constitué d'un ensemble de plusieurs véhicules portant chacun un guide d'ondes (GO) faisant office d'antenne, caractérisé en ce que les guides d'ondes de deux véhicules adjacents sont reliés par un câble coaxial (Cx) auquel ils sont adaptés.

7 - Système de transmission à courte portée entre des balises au sol (b) et des mobiles selon la revendication 4, dans lequel le mobile est constitué d'un ensemble de plusieurs véhicules portant chacun un guide d'ondes GO faisant office d'antenne, caractérisé en ce que les guides d'ondes (GO) de deux véhicules adjacents se trouvent, lorsque les véhicules sont en alignement, alignés entre eux et à faible distance l'un de l'autre de façon à
permettre un couplage par rayonnement (b1), (b2).

8 - Système de transmission à courte portée entre des balises au sol (b) et des mobiles selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'antenne est constituée de deux guides d'ondes à fentes (GO) tels que la zone de couverture de l'un ait au moins une partie qui dans le sens longitudinal n'appartienne pas à la zone de couverture de l'autre.

9 - Système de transmission à courte portée entre des balises au sol (b) et des mobiles selon la revendication 4 ou la revendication 8, caractérisé en ce que la longueur d'onde du signal rayonné ou de l'un des signaux rayonnés soit voisine d'un sous-multiple du pas des fentes.

10 - Système de transmission à courte portée entre des balises au sol (b) et des mobiles selon la revendication 1, caractérisé en ce qu une liaison en anneau relie entre eux et à un Centre Nodal de Transmission (CNT) les noeuds (Ni), (Nj) auxquels sont raccordés des balises (b) qui se suivent sur la route ou la ligne de chemin de fer, ou au moins certains de ces noeuds.

11 - Système de transmission à courte portée entre des balises au sol (b) et des mobiles selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'une pluralité de noeuds se trouve répartie entre deux Centres Nodaux de Transmissions (CNT1), (CNT2), les uns et les autres comportant des moyens pour configurer en continuité
topologique deux anneaux, chacun géré par l'un des Centres Nodaux de Transmissions et comprenant des moyens pour déterminer ce partage.

12 - Système de transmission à courte portée entre des balises au sol (b) et des mobiles selon la revendication 11, caractérisé en ce que ces moyens consistent :
- a. en ce que tout noeud (Nj) ayant durablement perdu la synchronisation recherche alternativement sur l'entrée provenant d'un de ses voisins (Ni) et de l'autre (Nk) une certaine structure de message, - b. en ce que, pendant qu'un noeud (Nj) effectue la recherche d'un côté, il réémet de l'autre ce qu'il reçoit, - c. en ce qu'un Centre Nodal de Transmissions (CNT1) émet ledit message pendant un temps suffisant pour permettre l'accrochage sur lui des noeuds de proche en proche, - d. en ce que ce Centre Nodal de Transmissions (CNT1) adresse nommément au noeud (Nm), dont il désire faire le dernier noeud de l'anneau, un ordre de rebouclage.

13 - Système de transmission à courte portée entre des balises au sol (b) et des mobiles selon la revendication 10, caractérisé en ce que l'information est structurée en trames, qu'une partie de cette information décrit à quel destinataire est affectée une partie de la trame et que, le cas échéant, une autre partie de la trame est affectée de façon permanente ou semi-permanente.

14 - Système de transmission à courte portée entre des balises au sol (b) et des mobiles selon la revendication 1, caractérisé en ce que les destinataires sont des trains et en ce que des moyens existent au niveau des trains, des balises et des noeuds pour que, par l'intermédiaire des balises avec lesquelles ils sont en contact, les trains indiquent aux noeuds qui gèrent ces balises l'information d'adressage permettant au noeud d'extraire de la trame l'information destinée au train et d'injecter dans la trame l'information en provenance du train.