FR2658373A1 - Autocommutateur a structure repartie, comportant des boucles federant des reseaux locaux, et procede d'exploitation d'un tel autocommutateur. - Google Patents

Abstract

Un autocommutateur à structure répartie est constitué de stations ayant chacune un réseau temporel de connexion piloté en phase avec une trame temporelle engendrée par une base de temps locale (BT) comprenant un compteur, reliées entre elles par des artères haut débit (LHD) capables de véhiculer des trames synchrones constituées de voies temporelles. Chaque station comprend une mémoire temporelle de trame (MT) du réseau de connexion, dans laquelle chaque voie temporelle d'une trame reçue par la station est rangée dans une position adressée à partir de l'information fournie par le compteur de la base de temps locale (BT), et par celle fournie par un registre (ND) dans lequel est mémorisé le décalage temporel, modulo la longueur de la trame, entre une voie temporelle de position fixe de la trame reçue et la voie temporelle de même rang de la trame locale, de façon à fournir un vecteur de décalage venant s'ajouter à la valeur du compteur de base de temps locale, permettant de relire la trame reçue à partir de la base de temps de la station.

Description

Autocommutateur à structure répartie, comportant des boucles fédérant des réseaux locaux, et procédé d'exploitation d'un tel autocommutateur.

Etat de l'Art
Les réseaux locaux sont destinés à relier des terminaux implantés dans une zone, d'étendue limitée par la capacité de transmission du médium de communication et par le protocole d'accès.

Ainsi, le réseau ETHERNET est constitué d'un câble coaxial de 500 mètres, sur lequel viennent se brancher, en des points prévus, les interfaces gérant l'accès à ce câble. Le protocole d'accès est décentralisé et utilise un principe de détection de collision suivie de relâchement et reprise temporisée de façon aléatoire.

La transmission est bidirectionnelle et s'effectue en bande de base à 10 Mb/s. Il est possible d'étendre la portée de ce réseau en utilisant des passerelles faisant office de répéteur bidirectionnel et permettant une extension sur 2500 mètres. Le fait que la transmission soit bidirectionnelle sur le coaxial pose aussi un problème de rétro-action, susceptible de faire passer le système en état excité permanent. Le protocole de contention est, par ailleurs, fondé sur la détection de la superposition de plusieurs émissions, ce qui s'effectue de façon analogique, et interdit de ce fait une extension trop grande du réseau qui entraînerait un niveau de bruit trop important.Cela veut dire que la surface couverte par le réseau est constituée par cette longueur, qui adopte le trajet convenant le mieux aux besoins de raccordement, et par la largeur qui est deux fois la distance maximale admissible entre un terminal et le coaxial soit 100 mètres au total. La surface couverte est donc limitée, et ceci ne permet pas de relier, par exemple, la totalité des bâtiments d'un campus de surface étendue ou des sites éloignés.

Un autre type de réseau utilise une topologie en boucle, avec un jeton autorisant l'accès en émission. C'est donc une exploitation nécessitant des organes centraux gérant le jeton et ayant les protocoles de défense en cas de défaut. Ce principe ne comporte pas de contention et utilise des transmissions numériques, qui peuvent donc être de grande portée si elles sont régénérées. Ce réseau peut raccorder un grand nombre de terminaux d'un site, mais ne peut transiter en transparence par d'autres supports, en vue d'intégrer plusieurs sites.

L'article "Introduction de la fibre optique dans le précâblage d'immeubles intelligents", paru dans "L'ONDE
ELECTRIQUE", volume 69, numéro 5, en septembre - octobre 1989, expose la structure d'un réseau local en boucle optique reliant des noeuds au moyen d'une trame unique divisée en 8 partitions, chacune correspondant à un type d'interface. Chaque noeud fait office de multiplexeur et comporte les coupleurs nécessaires pour raccorder divers types de périphériques ou réseaux locaux ou autocommutateur. Une telle structure est implantée "en parallèle" avec les liaisons utilisées par l'autocommutateur, et nécessite donc une adjonction spécifique de liaisons et de noeuds, comme l'indiquent les exemples de l'article.Entre autres, la présente invention propose, au contraire, une intégration, en un seul réseau, des liaisons téléphoniques et de celles de données, ce qui ne remet pas en cause la distribution capillaire vers les utilisateurs et permet une utilisation commune, à la téléphonie et aux transmissions de données, des noeuds et des liaisons haut débit les reliant. La présente invention optimise aussi le temps de traversée des noeuds.

Objets et définition générale de l'invention.

La présente invention vise à fournir des procédés et des dispositifs permettant d'utiliser les possibilités d'un autocommutateur téléphonique privé (PABX) à structure répartie pour fédérer des réseaux locaux de même type, pouvant être situés en des lieux espacés les uns des autres. De plus, elle vise à minimiser le temps de transit dans chaque noeud du réseau, pour tous les types de trafic y transitant. Un autre objet est de permettre d'utiliser les paires torsadées existant pour les postes téléphoniques, allant d'un poste de travail à un répartiteur local proche, pour raccorder les terminaux, évitant ainsi de passer le médium spécifique au réseau local jusqu a chaque terminal, avec la lourdeur de modification que cela implique.Encore un autre objet consiste à permettre à plusieurs ensembles différents, de réseaux locaux identiques, d'être mis en communication par une passerelle en au moins un point du système, offrant ainsi la capacité de faire dialoguer des terminaux reliés à des réseaux hétérogènes, ce qui évite un commutateur permettant de se connecter au réseau visé, ceci au niveau de chaque terminal et banalise ainsi l'exploitation des connexions, et diminue le coût de la mise en communication puisque la passerelle est mise en commun.

Selon l'invention, un procédé d' exploitation d'un autocommutateur à structure répartie, constitué de stations ayant chacune un réseau temporel de connexion piloté en phase avec une trame temporelle engendrée par une base de temps locale comprenant un compteur, reliées entre elles par des artères haut débit capables -de véhiculer des trames synchrones constituées de voies temporelles, est caractérisé en ce que chaque station comprend une mémoire temporelle de trame du réseau de connexion, dans laquelle chaque voie temporelle d'une trame reçue par la station est rangée dans une position adressée à partir de l'information fournie par le compteur de la base de temps locale, et par celle fournie par un registre dans lequel est mémorisé le décalage temporel, modules la longueur de la trame, entre une voie temporelle de position fixe de la trame reçue et la voie temporelle de même rang de la trame locale, de façon à fournir un vecteur de décalage venant s'ajouter à la valeur du compteur de base de temps locale, permettant de relire la trame reçue à partir de la base de temps de la station.

Description détaillée.

La structure et l'exploitation de l'autocommutateur sont décrites ci-dessous, puis deux exemples de fédération de réseaux locaux sont expliqués, qui concernent d'une part un réseau ETHERNET , arborescent à transmission bidirectionnelle sur un même support de transmission, avec accès en émission par détection de collision: Carrier
Sense Multiple Acces - Collision Detection (CSMA-CD) "Détection de collision sur système à accès multiples à détection de porteuse", et d'autre part un réseau à jeton en boucle à transmission monodirectionnelle.

Ceci représente deux cas pour lesquels les problèmes d'extension sont nettement différents; d'autres cas intermédiaires ne sortiraient pas du cadre de la présente invention.

On se réfèrera aux dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 montre schématiquement l'architecture générale du réseau de l'autocommutateur, - la figure 2 illustre l'architecture d'une station, - la figure 3 illustre la constitution de la matrice de connexion primaire MCXP, - la figue 4 illustre la constitution de la matrice de connexion secondaire, - les figures 5 à 8 illustrent le protocole de transmission de données en boucle, - la figure 9 illustre une station raccordant un bus
ETHERNET, - la figure 10 illustre une station raccordant une boucle à jeton, - la figure 11 illustre les raccordements de MCXP, - la figure 12 illustre les cycles d'écriture et lecture dans MCXP, - la figure 13 illustre les cycles d'accès aux canaux B.

Préliminaire.

L'autocommutateur décrit ci-après est constitué de stations réparties, situées de préférence près des sousrépartiteurs dits "d'étage" dans le cas d'un immeuble, auxquelles sont raccordées les diverses liaisons vers les postes téléphoniques et les terminaux des abonnés. Dans la technique actuelle, les liaisons vers les postes téléphoniques tendent à être numériques, et, de ce fait, il n'y a pas de différence intrinsèque avec les liaisons vers les terminaux. Ces stations constituent des noeuds reliés entre eux par un réseau de communication constituant un maillage redondant.Des liaisons vers les réseaux publics, téléphonique et de données, sont raccordées sur certains noeuds, donnant ainsi la possibilité de relier, par des liaisons commutées ou louées, plusieurs autocommutateurs distants, autorisant ainsi la connexion en transparence de réseaux locaux, sans que l'utilisateur ait à effectuer une procédure particulière.

Architecture.

La figure 1 illustre l'architecture générale du réseau de communication de l'autocommutateur; celui-ci est constitué de stations S sur lesquelles se raccordent les postes téléphoniques PT, les terminaux TM et les réseaux locaux
B, C, ces stations étant interconnectées par des artères à haut débit LHD. L'ensemble du réseau ainsi constitué est placé sous la surveillance d'un Centre d'Administration de réseau CA, rattaché à une station. L'ensemble du réseau se présente à l'utilisateur comme un autocommutateur à intégration de services unique, à large bande.

Les stations se substituent aux sous-répartiteurs d'étage; de la sorte, la longueur des paires torsadées entre station et terminal reste limitée à quelques dizaines de mètres, ce qui leur permet de transmettre des hauts débits de données. La capacité d'une station se situe entre une vingtaine et une centaine de ports.

Les raccordements locaux utilisent la paire torsadée, qui présente l'avantage d'être d'un faible coût. Elle est implantée systématiquement dans les immeubles pour les besoins de la téléphonie. Des réseaux locaux, tels
ETHERNET et TOKEN-RING, peuvent utiliser la paire torsadée pour des transmissions à haut débit, mais les distances possibles restent toutefois modestes (quelques dizaines de metres).

Des artères à haut débit sont destinées à relier les stations entre elles. La longueur maximale prévue entre 2 stations est de l'ordre de un à quelques kilomètres. La fibre optique est utilisée de préférence, permettant de réaliser ces artères, grâce à ses qualités : faible affaiblissement, bande-passante élevée, immunité aux bruits et aux perturbations, absence de rayonnement électro-magnétique, isolation galvanique.

Le Centre d'Administration est chargé des fonctions suivantes: surveillance du réseau, détection des anomalies, relations Homme - Machine pour les Services d'exploitation, statistiques de trafic, gestion de la taxation. Il est réalisé au moyen d'un ordinateur ou d'un ordinateur PC disponible sur le marché.Préférentiellement, ce matériel fonctionne sous le système d'exploitation UNIX et il est doté d'une gestion de base de données. Il se raccorde au système par un coupleur relié à l'une des stations, par exemple - coupleur X25 connecté sur le bus microprocesseur de ladite station. Il peut être réalisé à partir d'une seule machine, ou de plusieurs machines spécialisées par fonction. Il n'est pas absolument nécessaire de dupliquer le Centre d'Administration.De ce fait, chaque station doit être en mesure de mémoriser les événements qui la concernent, en cas d'arrêt momentané de ce Centre d'Administration. En cas de petite installation, la fonction Centre d'Administration peut être prise en charge par un ordinateur PC, ou par un Centre d'Administration distant. Dans ce dernier cas, le Centre d'Administration peut traiter un nombre important d'installations.

De préférence, chaque station peut se raccorder à au moins 3 artères à haut débit, autorisant ainsi un maillage et des reconfigurations en cas de panne. Ainsi il est possible d'envisager les différentes configurations suivantes: mono-station, réseau linéaire, réseau en boucle, réseau maillé, réseau en étoile.

Réalisation
Les artères à haut débit utilisent des émetteursrécepteurs opto-électroniques pour transmettre sur fibre optique des signaux numériques atteignant 100 Mb/s sur des distances de l'ordre de quelques kilomètres. C'est le cas par exemple du couple émetteur-récepteur HFBR 1404 et HFBR 2406 fourni par la Société HEWLETT-PACKARD. Le flux de données transporté sur ces artères est de 2 types:
- Complètement asynchrone;
- Synchrone avec une structure de trame de 125 microsecondes, ce mode étant tout indiqué pour transporter des voies temporelles de transmission de données à 64 kb/s, dites canaux B, ou des multiples. La signalisation est transportée dans des intervalles temporels appelés canaux D. Dans la suite du texte relatif au présent exemple de réalisation, la voie temporelle est toujours supposée être à 64 kb/s.Ces voies temporelles peuvent être utilisées individuellement, par exemple pour la transmission d'une communication téléphonique, échantillonnée toutes les 125 microsecondes, l'échantillon étant codé à 8 bits ce qui entraîne un débit de 64 kb/s.

Plusieurs voies temporelles, successives ou non, peuvent être associées pour fournir des débits plus élevés; ainsi, la transmission d'une liaison MIC (Modulation par
Impulsions avec Codage) à 2048 kb/s nécessite l'utilisation de 32 voies temporelles. Des associations de voies temporelles peuvent être également utilisées pour transmettre des signalisations ou transporter des données selon différents modes analysés plus loin. La technique de transmission, au niveau physique, employée par la norme
FDDI (Fiber Distributed Data Interface): "Interface de fibre pour données distribuées" peut être utilisée. Il s'agit d'un code 4B/5B susceptible de transporter l'horloge et des caractères particuliers de contrôle qui ne peuvent être confondus avec les. données à transmettre, de par leur code spécifique qui ne peut être utilisé par les données, notamment les caractères J, K, QUIET, R, S et
T.En effet, le code 4B/5B utilise un codage sur 5 bits, qui offre 32 codes différents; on en utilise 16 pour transmettre les codes de 4 bits de données, codes choisis parmi ceux n'ayant pas plus de 3 états successifs identiques soit dans les 5 bits du code, soit à cheval sur deux codes successifs, ce qui permet une récupération aisée de l'horloge. Il en reste 16 autres correspondant soit à des codes interdits, ayant plus de 3 états identiques, soit à des informations de signalisation, tels les caractères repérés J, K, R, S, T, ..., qui servent à des fonctions particulières telles que marquage du début de trame, séquence vide, etc. Ainsi, le couple J K est envoyé par chaque station vers sa voisine pour reconnaître le début de trame et, dans la présente application, est émis toutes les 125 microsecondes, ce qui correspond, comme nous l'avons vu, à la période d'échantillonnage des voies téléphoniques. En transmission synchrone, pour transmettre l'équivalent de 32 liaisons MIC, la fréquence porteuse est de: 2048 kb/s x 32 x 5/4 = 81 920 kb/s , ce qui est compatible avec les coupleurs opto-électroniques précités.

La figure 2 montre l'architecture d'une station (S). La commande de l'ensemble de la station s'effectue sous le contrôle d'un microprocesseur MP, un 80286 par exemple. Ce dernier a accès à un bus parallèle, le BUS-MP auquel sont raccordés les organes placés sous la commande d'un microprocesseur, comprenant: la mémoire (DRAM et EPROM), le circuit de sélection de base de temps SEL-BT, un contrôleur HDLC, le CHDLC, une matrice de connexion primaire MCXP, une matrice de connexion secondaire MCXS, et des coupleurs de réseaux locaux par exemple: coupleur
ETHERNET, le C-ETH qui raccorde un coaxial (COA), coupleur
TOKEN-RING, le C-TKR qui raccorde une boucle (BJ).

Le circuit de sélection de base de temps SEL-BT fournit un signal de synchronisation H à une base de temps BT.

Cette dernière se présente sous la forme d'un compteur binaire dont l'étage le plus rapide évolue à une fréquence égale à celle de H multipliée par 2 à la puissance n, "n" pouvant par exemple prendre la valeur 3, ce qui donne une fréquence 8 fois plus rapide. Les états des différents étages de ce compteur, servant à synchroniser l'ensemble des fonctions, sont distribués aux divers organes par l'intermédiaire d'un bus, le BUS-BT.

La matrice de connexion primaire assure le raccordement de la station avec le reste du réseau de communication par l'intermédiaire de 3 liaisons à haut débit LHD-1, LHD-2 et
LHD-3. Les données provenant des artères de liaison sont transmises sur un bus parallèle réception, le BUS-REC. Les données à transmettre sur ces artères sont acheminées depuis la MCXP par un bus parallèle émission, le BUS-EM.

Les coupleurs de réseaux locaux, ainsi que la matrice de connexion secondaire MCXS ont accès à ces 2 derniers bus.

La matrice de connexion secondaire gère, en plus, une distribution locale d'un débit correspondant à 8 MIC et appelée BUS-MIC, un MIC étant constitué de 32 intervalles de temps transmettant un débit à 64 kb/s, soit 2048 kb/s.

Sur ce BUS-MIC viennent se connecter les différents modules joncteurs tels que JAB pour les abonnés à ligne analogique, JAN pour les abonnés à ligne numérique, les détecteurs et les générateurs de tonalités FNU/GFR, les joncteurs à interface T2: JT2,..., ainsi que le contrôleur
HDLC. Le circuit SEL-BT fournit, à la base de temps, un signal de synchronisation, pouvant provenir, selon la configuration: d'une carte joncteur locale, JT2 par exemple, ou bien d'une liaison LHD par l'intermédiaire de la matrice MCXP.

Matrice de connexion primaire MCXP
La figure 3 décrit la matrice de connexion primaire.

Chacune des liaisons à haut débit LHD-1 à LHD-3 est constituée par une fibre optique réception, aboutissant à un coupleur R, et par une fibre émission, connectée à un coupleur E. Chaque paire de coupleur émission-réception est raccordée à un circuit d'interface appelé ENDEC. Ce circuit, actuellement réalisé en 2 boîtiers par la société des Etats Unis d'Amérique AMD pour les réseaux FDDI-1, a pour fonctions essentielles, d'une part en émission :le codage 4B/5B et la conversion parallèle - série, et d'autre part en réception: le décodage 4B/5B , la conversion série - parallèle, la récupération de l'horloge transmise, la mise en phase des signaux reçus par rapport à l'horloge locale, la détection du début de trame.

Les signaux reçus, mis en parallèle, sont transmis sur le
BUS-REC. C'est un bus à 10 bits ; 8 bits sont utilisés pour transmettre l'octet de données reçues ; les 2 bits supplémentaires sont des marqueurs indiquant respectivement, pour la partie gauche et pour la partie droite de l'octet, la réception d'un caractère particulier du code 4B/5B. En effet, le codage de 4 informations binaires en un code à 5 états permet de transmettre des signaux de service qui ne risquent pas d'être confondus avec les données à véhiculer. Cette transmission de caractères, possible de station à station, est mise à profit pour synchroniser les séquences de transmission entre ces 2 stations, comme expliqué plus loin.

A l'aide d'un diviseur interne, le circuit ENDEC fournit un signal RBCLKOUT correspondant au dixième de la fréquence reçue soit 8192 kb/s. Ce-signal correspond à la transmission de deux codes à 5 bits, qui fournissent, après décodage, deux codes à 4 bits dont la concaténation produira un octet. Ce signal, ainsi produit à l'arrivée de chaque octet de données, peut être sélectionné par le circuit SEL-BT pour synchroniser la base de temps locale
BT. Cette base de temps fournit, par l'intermédiaire du
BUS-BT, un signal BCLKIN, à cette même fréquence. Ce signal sert à mettre en phase avec l'horloge locale, les signaux fournis par le ENDEC.

Les mots de 10 bits,fournis par le ENDEC au BUS-REC, sont rangés dans l'ordre d'arrivée dans les positions successives d'une mémoire de trame MT de la matrice MCXP.

Cette mémoire MT est une mémoire vive, adressée en lecture par les états successifs fournis par le BUS-BT, au travers d'un registre SEL-MT.

L'adresse de rangement du couple J K marque le début de trame dans MCXP. Cette adresse dépend donc de la phase d'arrivée du couple J K, fourni par la station émettrice, par rapport à la base de temps BT de la station réceptrice. Afin que cette dernière soit en mesure de repérer les caractères successifs de la trame enregistrée, la valeur instantanée de BT au moment où se présente le couple J K est mise en mémoire dans un registre parallèle
ND. Pour ce faire, lors de 1 ' arrivée de J K, le circuit
ENDEC fournit au registre ND un signal JKDET qui provoque le transfert du BUS-BT dans ND, créant ainsi une sorte d'horodatage de l'instant d'arrivée du début de la trame, modulo la période de la trame, utilisé comme vecteur de décalage de l'adresse.Les écarts instantanés de l'horloge reçue par rapport à l'horloge H de la station sont compensés par un registre d'élasticité, inclus dans le
ENDEC, qui est écrit en phase avec l'horloge reçue et lu en phase avec l'horloge H, selon le principe connu de la mémoire à double entrée. Une façon de résoudre les collisions, entre une impulsion de lecture et une impulsion d'écriture, consiste à détecter les demandes simultanées d'accès et de retarder l'une des deux. De ce fait, le début de la trame reçue par le ENDEC est toujours rangé à la même position de la MT. Le contenu de MT est renouvelé toutes les 125 microsecondes, c'est à dire à l'arrivée de chaque nouvelle trame.

Un ENDEC recevant l'équivalent d'une liaison à 32 MIC, l'espace qui lui est réservé en MT est de: 32 x 32 = 1024 positions. Sachant que l'on se réserve également une capacité équivalente à 32 MIC pour les liaisons locales (matrice de connexion secondaire et coupleurs de réseaux locaux), la mémoire MT devra donc comporter 4096 positions. Rappelons que chaque position doit stocker les 10 bits du BUS-REC. Ainsi la mémoire MT présente-t-elle la capacité de stockage d'un réseau de 128 MIC. Lors de la lecture de MT, le registre SEL-MT est alors chargé par la sortie d'une mémoire d'adressage MAD. A l'instant considéré, cette mémoire doit produire l'adresse du mot de 10 bits que l'on va envoyer sur le BUS-EM, à destination d'un circuit ENDEC, ou pour la connexion locale. Cette adresse doit tenir compte du décalage de l'octet reçu par rapport à la base de temps locale, ce décalage étant stocké dans le registre ND correspondant. Le calcul de cette adresse est effectué, avant rangement en mémoire
MAD, par le microprocesseur MP, lequel ajoute le contenu du registre ND à une valeur binaire correspondant à l'ordre de la voie temporelle à 64 kb/s contenant l'octet recherché dans la trame entrante. Ainsi, par exemple, un octet situé dans la voie temporelle de rang "n" de la trame entrante, laquelle débute lorsque BT est à la valeur "p", sera rangée dans la position "n+p" de MT.

La mémoire MAD doit contenir 4096 positions également, mais à 12 bits chacune. Pour fournir chaque adresse au registre SEL-MT, cette mémoire est adressée par la base de temps, via le BUS-BT et un registre SEL-MAD. Entre 2 cycles de lecture, la mémoire MAD est accessible à partir du BUS-MP pour enregistrer les adresses de sélection.

L'adressage de la mémoire MAD s'effectue via le registre
SEL-MAD alors que les données adresse de sélection sont fournies directement à l'entrée de la mémoire. Chacune des memoires MT et MAD devra supporter 4096 cycles de lecture et écriture durant une période de 125 microsecondes. Ceci conduit à un temps d'accès lecture ou écriture de 15,25 ns. Pour répondre à ce besoin, la Société VLSI Technology
INC., San José CA, propose une mémoire CMOS de 4k x 4 à temps d'accès de 12 ns.

Matrice de connexion secondaire (MCXS)
Cette matrice se présente comme un réseau de 16 MIC, sans blocage, 8 MIC constituent le BUS-MIC sur lequel il est possible de raccorder différents types de joncteurs, les 8 autres MIC mettent cette matrice en communication avec les
BUS-EM et BUS-REC, à destination de la MCXP. Une communication locale n'emprunte que la MCXS, la MCXP n'étant sollicitée que pour les communications extérieures à la station. La matrice peut être réalisée à partir de 2 composants PEB 2040 de la société de la République
Fédérale d'Allemagne SIEMENS, placés sous le contrôle du
BUS-MP. La liaison avec les BUS-EM et BUS-REC s'effectue par 2 sorties et 2 entrées à 8.192 kb/s, avec, chacune, un registre 8 bits série - parallèle. Cette matrice ne commute pas les caractères particuliers du code 4B/5B, mais seulement l'équivalent de voies temporelles.

La figure 4 montre le fonctionnement de l'ensemble. Un
AUTOMATE S, sous le contrôle du BUS-BT gère l'enchaînement des fonctions. Chaque fois que le mot transporté par le BUS-BM, depuis la matrice MT, concerne la mémoire MCXS, 1'AUTOMATE S émet un signal VEM qui charge ce mot, dans un registre parallèle de 10 bits, le registre EM-MCXP. La
MCXS étant une matrice de 8 MIC, et le contenu de MT correspondant à 128 MIC, le chargement de EM-MCXP intervient régulièrement tous les 16 cycles de lecture de
MT.

L'octet de données contenu dans ce dernier registre est transféré alternativement, via un BUS-LOCAL-ENTREE, dans deux registres parallèle-série ENT-MCXS-1 et ENT-MCXS-2.

Les signaux de transfert VEX-l et VEX-2 sont fournis par 1'AUTOMATE S.

Le contenu de ces 2 registres est envoyé en série vers la matrice MCXS, qui reçoit ainsi l'équivalent de 2 liaisons de chacune 4 MIC. Symétriquement, 2 sorties série de chacune 4 MIC sont envoyées de la matrice vers 2 registres série - parallèle, SOR-MCXS-1 et SOR-MCXS-2. Le contenu de ces registres est transféré alternativement, via un BUS
LOCAL-SORTIE, sous les commandes respectives VSX-1 et VSX2, vers un registre parallèle REC-MCXP avec un signal de prise en compte VREC. Finalement, le contenu de REC-MCXP est transféré sur le BUS-REC, à destination de MT. La matrice MCXS distribue localement, sur un BUS-MIC, l'équivalent de 8 -liaisons MIC, à disposition des cartes de joncteurs et du contrôleur HDLC, dont nous allons maintenant analyser le rôle.

Boucle de données et de signalisation
Une boucle de transmission, empruntant des artères à haut débit, parcourt toutes les stations pour permettre des échanges de signalisation et de données entre ces stations, sous forme de trames HDLC.

Une telle boucle est décrite dans la demande de brevet déposée par la présente demanderesse au nom de JS
Télécommunications sous le numéro 89 02 364 , le 23 février 1989, sous le titre "Procédé et dispositif d'accès à un réseau de communication étendu".

Nous allons en rappeler le principe.

La figure 5 montre les stations en écoute en permanente sur la boucle. Elles voient passer-toutes les trames HDLC et lisent l'adresse placée en tête de chacune. Parmi ces trames, une station ne garde que celles dont l'adresse contenue dans l'en-tête correspond à une des 3 catégories ci-dessous
-adresse propre à la station
-diffusion à un type de station auquel la station concernée appartient
-diffusion à toutes les stations.

Une seule station peut émettre à la fois. Une station qui désire émettre capte, lorsqu'il passe sur la boucle de données, un jeton (JT).

La figure 6 montre la phase où la station est alors autorisée à émettre. Pour ce faire, la boucle est ouverte en retour à son niveau, afin que les trames émises n'accomplissent qu'un seul tour.

La figure 7 montre la phase où, en fin d'émission, la station émet sur la boucle un "témoin" (TM) suivi immédiatement par un jeton. Le jeton peut alors être capté par une autre station alors que le témoin parcourt la boucle jusqu'à retrouver la station émettrice.

La figure 8 montre la station émettrice capturant alors le témoin et refermant la boucle avant tout nouveau message émis par une autre station.

Ce principe ayant été rappelé, la boucle de données et de signalisation va emprunter une ou plusieurs voies temporelles à 64 kb/s sur les artères à haut débit. Cette ou ces voies temporelles sont pré-assignées lors de l'initialisation du système. I1 est ainsi possible de préconfigurer une boucle dont le débit est situé entre 64 kb/s et 4096 kb/s. Le débit de 2048 kb/s est bien adapté à la majorité des cas.

Les voies temporelles à 64 kb/s utilisées pour transmettre les informations issues d'un réseau local sont, de préférence, régulièrement espacées sur les artères à haut débit, afin de régulariser le flux et de minimiser les temps de transit au niveau des stations. Cet espacement régulier permet d'éviter le stockage d'une trame complète dans l'attente de la réémission dans la trame départ suivante, ces données n'attendant ainsi que la durée de quelques voies temporelles. Ainsi, dans l'exemple cité, 32 voies temporelles étaient nécessaires pour transmettre la boucle de données et de signalisation; sachant qu'une artère à haut débit transporte 1024 voies temporelles à 64 kb/s, soit 65536 kb/s, cette artère transmettra un octet concernant la boucle de données et de signalisation tous les 1024/32= 32 octets.Ainsi, un octet arrivant par une artère entrante dans la MCXS, peut immédiatement être lu par la station et renvoyé sur l'artère sortante, sans attendre la durée d'une trame.

Ainsi, l'octet de la boucle de données chargé dans le registre EM-MCXP, va être émis sur le BUS-LOCAL-ENTREE (figure 4) pour être envoyé vers la matrice MCXS, mais en même temps 1'AUTOMATE S va le charger dans un registre parallèle REB de 10 bits à l'aide d'une commande VSB. Le contenu de REB sera envoyé, via le BUS-LOCAL-SORTIE et le registre REC-MCKP vers la matrice MCXP à destination de l'artère sortante. Le signal VSB sera produit par 1'AUTOMATE S toutes les fois qu'un octet de la boucle de données devra être réinjecté dans cette boucle. Toutefois, lorsque la station considérée devient émettrice de données, ce signal VSB ne sera plus émis afin d'ouvrir la boucle au niveau de la station.Parallèlement, 1'AUTOMATE Senverra des commandes VSX-1 et VSX-2 afin dtenvoyer sur la boucle les données émises par la station, via la matrice MCXS.

Les trames de données, émises et reçues passent sur le
BUS-MIC auquel est raccordé un émetteur récepteur HDLC, le
CONT-HDLC. Celui-ci échange les données sur le BUS-MP, sous le contrôle d'un circuit DMA, chargé d'accélérer les échanges. Un tel contrôleur peut ' être un circuit HSCX commercialisé par la Société SIEMENS. Lorsque le CONT-HDLC désire envoyer des données sur la boucle, il émet vers 1'AUTOMATE S un signal DPE, (Demande Pour Emettre).

L'AUTOMATE va alors surveiller la boucle pour détecter le passage du jeton. Ce dernier se présente sous forme d'un couple de symboles R et S du code. 4B/5B, circulant dans les espaces temporels alloués à la boucle de données et de signalisation. Ce couple de 10 bits, transféré sur le BUS
LOCAL-ENTREE, va être détecté par un circuit décodeur DEC, placé sur ce bus. Le DEC va alors produire un signal JETON à destination de 1'AUTOMATE S.

Ce dernier, recevant toujours la commande DPE, va invalider la commande VSB et activer les commandes VSX1 et
VSX2 pendant les passages des octets de la boucle.

Simultanément il émet un signal PAE (Prêt à Emettre), à destination du CONT-HDLC. Celui-ci émet alors les données, transmises via le BUS-MIC, MCXS, SOR-MCXS-1 et SOR-MCXS-2, le BUS-LOCAL-SORTIE, REC-MCXP, le BUS-REC et MCXP, vers l'artère à haut débit transportant la boucle. Lorsque le
CONT-HDLC a fini d'émettre, le signal DPE retombe, 1'AUTOMATE S n'envoie plus de commande VSX-1 ni VSX-2 durant les temps de boucle. I1 envoie alors un signal EM
TEMOIN suivi, au temps de boucle suivant d'un signal EM
JETON.Ces signaux sont reçus par un circuit codeur COD, lequel va émettre successivement, sur le BUS-LOCAL-SORTIE, des couples de symboles S T ainsi que R S , correspondant respectivement aux émissions d'un "témoin" et d'un 11jeton". Lorsque le couple S T aura parcouru toute la boucle, il se présentera à l'entrée du circuit décodeur
DEC, lequel va produire un signal TEMOIN à destination de 1'AUTOMATE S. Celui-ci va alors réactiver le signal VSB qui refermera la boucle au niveau de la station.

Indépendamment de ceci, 1'AUTOMATE S envoie également, sur le circuit COD, un signal de début de trame DT, toutes les 125 microsecondes. Ce signal est codé en un couple de symboles J K servant de marqueurs pour repérer le début de trame sur les artères à haut débit.

Incidents sur la boucle de données
Les principaux incidents possibles sur la boucle de données et de signalisation et les remèdes envisagés sont les suivants.

La disparition du jeton est traitée de la façon suivante.

Une station qui reçoit le jeton le renvoie immédiatement, ou bien émet des données sur la boucle de données et de signalisation avant de réémettre ce jeton. De ce fait, toute station placée sur la boucle voit passer le jeton ou bien voit passer des données.

En cas d'absence de l'un et de l'autre, la station arme une temporisation, dont la valeur est supérieure au temps
T de cycle du jeton en cas de stations n'ayant pas de données à émettre, temporisation qui est remise à zéro par tout passage de jeton ou de données. La valeur de cette temporisation est légèrement supérieure à T pour la station d'adresse "1". Elle est le double pour la station d'adresse "2", et ainsi de suite par incréments un peu supérieurs à T. Ainsi, en fonctionnement normal, l'absence de jeton ou de données va être détectée par la station d'adresse "1" à l'expiration de sa temporisation; en cas de défaut de cette station "1", ce sera la station "2" qui la détectera, et ainsi de suite.

La rupture de la boucle entraîne une reconfiguration de celle-ci, en rebouclant, dans les deux stations voisines de la station ou de la l'artère défectueuse, les voies temporelles de l'artère sur les mêmes voies temporelles relatives au sens opposé, qui n'est normalement pas utilisé.

L'émission permanente d'une station est contrôlée localement ou par une station placée en aval sur la boucle, à l'aide du circuit DEC, lequel voit passer indéfiniment des données sans détection de jeton. Au cas où une station outrepasserait son temps d'émission, une station aval désirant émettre peut alors émettre une trame comme indiqué ci-dessus. L'incident est alors signalé au
Centre d'Administration de réseau, afin d'entamer une procédure de reconfiguration de proche en proche. Dans ce cas, à partir de la partie de la boucle de données restée saine, le Centre d'Administration va demander aux stations successives de se reboucler localement afin de localiser le défaut.

La disparition du témoin est décelée par 1'AUTOMATE S, qui démarre une temporisation supérieure au temps de parcours maximal de la boucle à chaque fois qu'il émet un témoin. A l'expiration de cette temporisation, 1'AUTOMATE
S procède comme s'il avait reçu le témoin.

L'émission permanente du Jeton ou du Témoin est détectée par le circuit DEC d'une station placée en aval du défaut.

Celle-ci émet alors une trame à destination du Centre d'Administration de réseau, lequel procèdera à une reconfiguration.

En fonctionnement normal, chaque station est chargée de gérer les lignes et terminaux qui lui sont raccordés. Le bon état des artères à haut débit est surveillé par chacune des stations qui y est raccordée. La surveillance s'effectue sur la voie réception par contrôle de l'arrivée régulière du couple J K. Lorsqu'une artère est coupée ou seulement saturée, la station responsable diffuse un message afin de renseigner l'ensemble des stations et le
CA. La nécessité de reconfiguration est détectée par la disparition du couple J K en arrivée sur une artère à haut débit, ce qui indique que cette artère est en panne ou que la station placée à l'autre extrémité est invalidée. Dans ce cas, la station détectant le défaut doit d'abord vérifier si l'artère incriminée transporte la boucle de signalisation.Si oui, un rebouclage doit être tenté en aval du défaut afin de rétablir la boucle, sur la voie retour, comme expliqué précédemment. En cas de nouvel échec, la station tente d'établir la boucle de signalisation sur le chemin de secours qui lui a été communiqué lors de l'initialisation. Dans tous les cas, dès que la boucle de signalisation fonctionne, un message indiquant la ou les artères coupées doit être diffusé à l'ensemble des stations et au CA. Chacune des stations doit alors, en fonction des informations reçues, déterminer la carte des liaisons encore en état de fonctionner et, en fonction de celle-ci, réarranger son plan de routage, jusqu a ce que le CA signale la disparition du défaut. La procédure de rebouclage, décrite pour la boucle de signalisation, peut également être étendue aux réseaux locaux, afin de minimiser les conséquences d'une défaillance du système.

Coupleur ETHERNET
Le réseau local ETHERNET est exploité selon la norme IEEE 802-3, selon un protocole d'accès CSMA-CD. La fréquence de transmission des trames de données s'effectue à 10 Mbit/s.

Pour cette raison, le -support de transmission utilisé est un câble coaxial à haute protection électro-magnétique. Le prix de ce support a amené les concepteurs à utiliser d'autres supports, en particulier la paire torsadée. Dans ce cas, le réseau local ne peut excéder quelques dizaines de mètres.

L'autocommutateur permet l'interconnexion de ces réseaux locaux sur paire torsadée, afin que l'ensemble se présente à l'utilisateur comme un réseau ETHERNET unique7 qui aurait été réalisé en un seul câble coaxial. Pour ce faire, il faut réaliser les conditions ci-après
-toute trame de données émise par tout terminal placé sur l'un des réseaux locaux doit être présentée à l'ensemble des réseaux locaux (fonction de diffusion) ;
-une trame ne peut être émise sur un réseau local lorsqu'une trame diffusée provient d'un autre réseau local (fonction de contention)
-la longueur des trames peut atteindre 1518 octets
-la durée entre la fin d'une trame et le début de la trame suivante ne peut tomber en dessous de 9,6 microsecondes.

Pour raccorder des terminaux au réseau ETHERNET, le coupleur ETHERNET placé dans le terminal est relié par 4 paires torsadées à l'émetteur-récepteur (ou transceiver) placé sur le câble coaxial. Le rôle des 4 paires est le suivant: émission de données, réception de données, détection de collision, téléalimentation du transceiver.

La longueur de ces paires ne peut excéder 50 mètres. Une telle distance est toutefois compatible avec le présent système dans la mesure où les transceivers sont placés sur des modules enfichables au niveau de la station. Dans ce cas là, seules les 3 premières paires sont nécessaire pour raccorder un terminal. On se garde également la possibilité, dans le cas des installations existantes, de raccorder directement le câble coaxial sur la station. Les 2 modes de raccordement peuvent cohabiter sur la même station.

La figure 9 montre un exemple de réalisation, qui s'inspire de la boucle de données et de signalisation précédemment décrite. Les terminaux sont, comme indiqué ci-dessus, raccordés par 3 paires torsadées, chacun à un transceiver TRCV-1 à TRCV-n. Ce transceiver peut être, par exemple, le composant DP8392 de la société des Etats Unis d'Amérique: National Semiconductor (NS). La sortie de chacun de ces transceivers est raccordée à un câble coaxial fictif d'impédance caractéristique de 50 ohms, le
CCX. Il est également possible de connecter directement un câble coaxial ETHERNET sur la prise P. Le câble fictif CCX est raccordé à la station par un autre transceiver le
TRCV-S. Chacun de ces transceivers voit le câble CCX comme un câble ETHERNET à part entière, avec gestion des accès, des collisions et des incidents.

Afin de faire communiquer entre eux les TRCV-S des différentes stations, il est fait appel à une boucle à jeton supportée par des artères à haut débit reliant entre elles les stations concernées. Le débit instantané d'ETHERNET étant de 10 Mb/s, il- faut l'équivalent de 156,25 voies temporelles à 64 kb/s pour acheminer ce débit. En prévoyant 156 voies temporelles, l'insuffisance du débit ainsi offert provoque, dans la station émettrice, une accumulation qui peut atteindre 2 à 3 octets pour les trames les plus longues (1518 octets). Cette accumulation est aisément absorbée par une mémoire FIFO constituant un troisième tampon. Les 156 voies temporelles affectées à
ETHERNET se répartissent toutes les 6 à 7 voies temporelles de la trame de 125 microsecondes, afin d'obtenir la répartition la plus régulière possible sur les 1024 voies temporelles de cette trame.L'interface entre le transceiver TRCV-S et la boucle est gérée par un microcontrôleur, le MC.

-Sur le BUS-MC de ce contrôleur est place l'équivalent d'un coupleur ETHERNET. Ce dernier peut être constitué par exemple d'un transcodeur Manchester DP8391 fourni par la
Société NATIONAL SEMICONDUCTOR (NS), le TRSCOD et d'un coprocesseur de réseau-local DP 8390, de la même société, le COPRO. Le coprocesseur est capable de gérer l'accès au câble CCX selon les procédures 802-3 et de ranger ou d'extraire les trames de données en mémoire RAM, selon une procédure de chaînage, les trames étant rangées les unes à la suite dans une zone de mémoire tampon et relues dans cet ordre.

Les messages d'anomalie sont transmis au BUS-MP par l'intermédiaire d'un coupleur CMP. Dès qu'une trame provenant du câble CCX est prise en compte par le coprocesseur, le microcontrôleur MC en est averti et émet un message DPE vers un automate chargé de gérer la boucle de données ETHERNET, l'AUTOMATE E, synchronisé par le BUS
BT. Cet automate extrait les données, concernant cette boucle et provenant du BUS-EM, pour les charger dans un registre parallèle de 10 bits, le EM-ETH, à partir d'une commande VEM-ETH. Lorsque la boucle ETHERNET est fermée sur la station, le contenu de EM-ETH est cycliquement transféré, via un BUS-LOCAL-ENTREE, vers un registre de rebouclage REB-ETH, par une commande VSB-E émise par l'AUTOMATE E. Le contenu de REB-ETH est à son tour transféré dans un registre REC-ETH, via le BUS-LOCAL
SORTIE, par une commande V-REC-E , puis sur le BUS-REC.

Après avoir reçu le message DPE, l'AUTOMATE E surveille le passage du jeton circulant sur la boucle ETHERNET.

L'arrivée de ce jeton dans la station est détectée par un circuit décodeur, le DEC-E, placé sur le BUS-LOCAL-ENTREE, et qui reconnaît la configuration R S correspondante.

Le DEC E produit un signal JETON-E émis vers l'AUTOMATE
E, lequel envoie un signal PAE à l'attention du microcontrôleur. Simultanément la commande VSBE est invalidée, interdisant ainsi le bouclage et l'AUTOMATE E émet une signalisation DTFS vers une interface de transfert ITFS entre la mémoire RAM et le BUS-LOCAL
SORTIE. Grâce à une fonction DMA gérée par le coprocesseur, la trame va être transférée, octet par octet, vers le BUS-REC. En fin de transfert, l'AUTOMATE E, lors de la disparition du signal DPE, envoie vers un circuit codeur le COD-E, respectivement des commandes EM
TEMOIN et EM-JETON qui vont provoquer les émissions successives du témoin et du jeton sur la boucle, via le
BUS-LOCAL-SORTIE et le BUS-REC.

Au retour du témoin, le circuit DEC-E produira un signal
TEMOIN-E qui va inviter l'AUTOMATE E à rétablir le bouclage via REB-ETH. Dans le même temps, l'AUTOMATE E établit une validation DTFE vers une interface ITFE, laquelle met en communication le BUS-LOCAL-ENTREE avec une zone de rangement en mémoire RAM, sous le contrôle du coprocesseur. On remarque que la réception n'est pas permanente comme dans le cas de la boucle de signalisation. Ainsi toute trame circulant sur la boucle
ETHERNET, parviendra en mémoire RAM et le coprocesseur établira une demande d'émission vers le câble CCX à destination des terminaux raccordés sur la station.

Coupleur TOKEN-RING
Le réseau local TOKEN-RING est exploité selon la norme
IEE 802-5. I1 se présente sous forme d'une boucle passant en série dans toutes les stations valides qui lui sont raccordées. Les informations circulant sur la boucle sont contenues dans des trames limitées entre un drapeau début et un drapeau de fin. Le drapeau de début a la configuration ci-après
"J" "K" O "J" "K" O O O et le drapeau de fin
"J" "K" 1 "J" "K" 1 X X avec (X valant O ou 1).

Les deux symboles 0 et 1 sont transmis sur la boucle en code Manchester différentiel transportant l'horloge au moyen d'une transition montante ou descendante en milieu de période d'horloge. Les symboles "J" et "K" ne présentent pas de transition d'horloge durant la période d'horloge considérée et sont d'états opposées.

Les signaux sont transmis à l'une des 3 fréquences normalisées : 1 Mb/s , 4 Mb/s , 16 Mb/s. Le droit d'accès à la boucle TOKEN-RING est accordé par un jeton constitué d'une trame comportant un drapeau de début, un octet de données et un drapeau de fin. La station qui capte le jeton est autorisée à émettre sur la boucle. Les trames de données comportent un nombre entier d'octets. Toutefois, dans certaines procédures dégradées, un nombre quelconque de bits peut séparer les drapeaux de début et de fin.

Les terminaux sont raccordés de façon à avoir la visibilité d'une boucle TOKEN-RING unique. Au niveau d'une station, cette boucle sort de la station, parcourt, en série, l'ensemble des terminaux raccordés à cette station, puis la boucle rentre dans la station. Les connexions entre terminaux successifs peuvent s'effectuer directement, ou par des aller-retour à un répartiteur d'étage placé à proximité de la station. Pour les fréquences de 1 et 4 Mb/s, les signaux peuvent être transmis sur paire torsadée non blindée. Ainsi à 4 Mb/s la distance autorisée entre terminaux est de 100 m, ce qui correspond à un aller et retour d'une station qui serait placée à 50 m du terminal. A 16 Mb/s, seule la paire blindée peut être utilisée (type 1 ou type 2 du Cabling
System IBM). La distance entre terminaux peut alors atteindre 200 m, soit 100 m entre terminal et station.

L'autocommutateur doit fédérer plusieurs boucles de réseau local raccordées sur les stations. Ces boucles doivent être mises en série par l'autocommutateur, comme s il s'agissait d'une boucle unique. L'autocommutateur se présente donc comme une succession de tronçons de boucle, parfaitement transparents, et mettant en série les différents réseaux locaux. En particulier, le système ne peut imposer sa vitesse d'horloge à la transmission. Les temps de transit au travers du système doivent être du même ordre de grandeur que le temps de traversée d'une station, c'est à dire équivalents à la transmission de quelques octets.

La figure 10 montre un exemple de réalisation, correspondant à l'adaptation d'un TOKEN-RING à 4 Mb/s. Il est possible d'adapter un réseau à 16 Mb/s ; dans ce cas, les fréquences d'horloge et les bandes passantes utilisées seraient à multiplier par 4. Dans ce cas des 4 Mb/s, la transmission sur les artères à haut débit va nécessiter l'équivalent de 4 liaisons MIC, soit 8.192 kb/s. Ce doublement de la bande nécessaire, par rapport à bande utile, est dû au fait que des caractères "J" "K" peuvent se présenter à tout moment, ce qui impose la disponibilité d'un canal parallèle à celui des données.

La boucle à jeton (BJ) est raccordée, par 2 paires torsadées, à un contrôleur d'interface d'anneau CIA, réalisé par exemple avec un circuit TMS 38052 fourni par la société des Etats Unis d'Amérique: TEXAS INSTRUMENTS.

Le CIA fournit une horloge HE transportée par le signal entrant et, en synchronisme avec cette horloge: d'une part un état O et 1 du débit binaire transporté et, d'autre part, une information "J" "K" utilisée pour les drapeaux de début et de fin de trame.

Les bits sont rangés, au fur et à mesure de leur arrivée, dans un registre série - parallèle de 4 bits, le BE, en synchronisme avec l'horloge HE, le "J" engendrant un 1, et le "K" un O. "J" et "K" engendrent aussi un 1 binaire dans un second registre JKE identique au précédent, selon le tableau ci-après

<SEP> 1
<tb> <SEP> I <SEP> O <SEP> 1 <SEP> J <SEP> "K" <SEP>
<tb> BE <SEP> O <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> O
<tb> <SEP> /JKE <SEP> O <SEP> O <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> l <SEP>
<tb>
Le signal HE sert également à incrémenter un compteur diviseur par 4, le CRE.Ce dernier va fournir, toutes les 4 périodes d'horloge, un signal CHE destiné au chargement d'une mémoire FIFO (First-In, First Out), la FIFO-E.
L'apparition de ce signal CHE va provoquer le transfert simultané du contenu des registres BE et JKE dans un octet de la FIFO-E. Celle-ci a pour rôle essentiel de mettre en phase les données reçues avec l'horloge locale de la station. De ce fait, la capacité requise peut être très faible. Dès qu'un octet est présent dans la FIFO-E, celleci émet un signal VALID vers un automate d'enchaînement des tâches, 1'AUTOMATE TR; lequel est synchronisé par le
BUS-BT. L'automate envoie alors un signal de validation
TR-FE vers la sortie de la FIFO qui est transférée, via un
BUS-LOCAL-SORTIE dans un registre REC-TR, par une commande
VR-EC-TR émise par 1'AUTOMATE TR. Le contenu de REC-TR est ensuite transféré sur le BUS-REC.

La bande allouée à la transmission des données du TOKEN
RING sur les artères à haut débit: 8192 kb/s, étant supérieure à la bande nécessaire: 8000 kb/s, il peut arriver qu'un octet de transport soit vide de données.

Dans ce cas, l'octet vide de données transporte 2 caractères I (caractère nul), afin d'être reconnu à l'arrivée.

Ainsi, lorsque 1'AUTOMATE TR ne reçoit pas de signal
VALID de la FIFO, alors qu'il doit envoyer un octet sur le registre REC-TR, il envoie une commande NUL-E à un circuit codeur 4B/5B, le COD-TR, lequel va émettre sur le BUS
LOCAL-SORTIE deux caractères I, qui seront chargés dans le registre REC-TR.

Avant d' analyser la réception des données, il faut analyser la manière dont est transmise, par le système, l'horloge propre au TOKEN-RING. Rappelons que cette horloge, à 4 Mb/s et une précision de + ou - 10-4, peut glisser par rapport à celle de l'autocommutateur. A cet effet, à partir du BUS-BT on synchronise, à l'aide d'une boucle de phase BP , un oscillateur OL à -128 MHz. Cet oscillateur fait évoluer, à cette même fréquence, à l'aide d'une horloge HL, un compteur binaire à 5 bits, le CRO. Le signal HL est également appliqué à l'entrée d'un circuit monostable MS , produisant une impulsion de 2 ns, qui invalide une entrée d'un circuit à deux entrées CET réalisant la fonction logique ET , dont la seconde entrée est attaquée par le signal HE.La sortie CP-HE de ce circuit, en phase avec l'horloge HE, est ainsi invalidée pendant la durée de l'impulsion de MS, ce qui correspond à la durée maximale nécessaire au changement d'état du compteur CR0 , sous l'action du signal HL.

Ainsi, le signal CP-HE n'est présent que pendant un état stable du compteur CR0 et sert à charger un registre RG-HE à la valeur présentée par CR0 à cet instant. En cas d'absence de ce signal CP-HE, le registre RG-HE conserve la valeur précédemment stockée. Durant chaque période de 250 ns, le contenu de RG-HE peut donc être compris entre 0 et 31 en fonction des phases relatives de l'horloge reçue et de l'horloge locale.

L'AUTOMATE TR, par une commande VR-HE, va transférer le contenu du registre RG-HE dans le BUS-REC, via le BUS
LOCAL-SORTIE et le registre REC-TR. Cette commande VR-HE en phase avec le signal HL, ne peut, de ce fait, se présenter en même temps que CP-HE pendant le chargement de
RG-HE.

VR-HE pourra être produite une fois toutes les 125 microsecondes, ce qui fait que la transmission du contenu de RG-HE va mobiliser une voie temporelle dédiée à 64 kb/s.

La réception de cette voie temporelle, via le BUS-EM, le registre EM-TR et le BUS-LOCAL-ENTREE, s'effectue à la station destinataire dans un registre RG-HS, par une commande de transfert VR-HS, émis par 1'AUTOMATE TR. Dans cette station, le passage à zéro du CR0 , produit un signal CROZ qui sert à transférer le contenu de RG-HS dans un décompteur DC-HS, toutes les 32 périodes de OL , soit toutes les 250 ns. Le signal HL décompte alors régulièrement le contenu de DC-HS. Lorsque ce décompteur est vide, il envoie un signal SYNC à une base de temps BT
HS. Cette base de temps est un circuit oscillateur réglé sur la fréquence de 4 Mb/s et pouvant s'accrocher sur une fréquence très voisine, celle qui est fournie par le signal SYNC.

Dans la station de réception, on voit que la succession des signaux SYNC est produite avec un décalage, par rapport à la base de temps locale du système, correspondant au décalage de l'horloge HE par rapport à la base de temps locale du système dans la station d'émission. La phase fournie à BT-HS correspond donc, à un décalage constant près, à la phase fournie par HE avec une approximation de plus ou moins 1/32 . Le coefficient de surtension de l'oscillateur de la base de temps BT-HS permet de lisser ces écarts.

La réception des données s'effectue, via le BUS-EM, le registre EM-TR et le BUS-LOCAL-ENTREE, dans une FIFO-S, destinée à la remise en phase des données, avec l'horloge de sortie HS. Pour assurer cet acheminement, 1'AUTOMATE TR fournit les signaux de synchronisation VEM-TR au registre
EM-TR et CHS à la FIFO-S. Toutefois, lorsqu'une paire de caractères "I" est décelée par un circuit décodeur, le
DEC-TR, placé sur le BUS-LOCAL-ENTREE, le chargement CHS de la FIFO-S n'est pas validé. Dans ce cas, 1'AUTOMATE TR reçoit du DEC-TR un signal NUL-S.

Le déchargement de la FIFO-S s'effectue sous le contrôle de base de temps BT-HS. Le signal de déchargement TRF-S est issu d'un compteur diviseur par 4, le CRS, piloté par
BT-HS. L'octet issu de la FIFO-S se partage entre 2 registres JKS et BS, homologues des registres JKE et BE.

L'ensemble de ces fonctions de sortie est, bien entendu, piloté par l'horloge HS.

Affectation des voies temporelles à 64 kbit/s
Les flux de données sur les artères à haut débit et dans les stations peuvent se décomposer en voies temporelles à 64 kb/s. Chaque voie temporelle est transmise octet par octet, à raison d'un octet par trame de 125 microsecondes.

Sur une artère à haut débit transportant 1024 voies temporelles, le temps réservé à la transmission d'un voie temporelle est de 122 ns. Rappelons que la transmission d'un voie temporelle est bidirectionnelle, ce qui fait qu'une uns artère à haut débit comprend toujours une voie aller et une voie retour. Les débits supérieurs à 64 kb/s ne peuvent s'obtenir que par utilisation d'un nombre entier de voies temporelles. Nous allons examiner les moyens mis en oeuvre pour affecter les voies temporelles aux différents courants de trafic, en sorte que les temps de transit dans les stations soient réduits au minimum.

Accès à la matrice MCXP
La figure 11 montre que la matrice de connexion primaire peut être raccordée à 3 artères à haut débit repérées A, B et C ainsi qu'aux bus émission et réception locaux repérés
L. Chacun de ces flux de données correspond à 1024 voies temporelles. La première voie temporelle B de chaque trame de 125 microsecondes est réservée au transport du couple J
K indiquant le début de trame, pour chaque artère à haut débit. Pour chaque voie temporelle B issue d'une artère, il est affecté un temps d'écriture E immédiatement suivi d'un temps de lecture L.

La figure 12 représente l'enchaînement des cycles d'écriture et de lecture dans MCXP, l'association de symboles telle que E A signifie Ecriture de l'octet provenant de l'artère A.

Passage en transit dans une station
Certaines voies temporelles ou groupement de voies temporelles peuvent transiter par une station sans y être connectés. Afin de minimiser les temps de transit au niveau de la matrice MCXP, on s'efforcera de lire et de réexpédier immédiatement un octet correspondant à une voie temporelle, qui vient d'y être inscrit. Dans le cas des voies temporelles isolées, cela revient à affecter à un voie temporelle sortante la voie temporelle immédiatement supérieure à la voie temporelle entrante. Ainsi, pour un voie temporelle B entrant par la voie A et sortant par la voie C, le temps de transit peut être réduit à:
6 x 15,26 = 91,5 ns (figure 12).

Dans le cas de groupement de voies temporelles pour supporter un flux de données, on s'efforcera de répartir les voies temporelles utilisées sur le cycle de 125 microsecondes, ce qui amène à des temps de transit nettement inférieurs à ce temps de cycle. Ainsi, l'acheminement d'un TOKEN-RING à 4 Mb/s nécessitant 128 voies temporelles, les voies temporelles utilisées seront régulièrement espacées à raison de 1 sur 8.

Au cas où le nombre de voies temporelles nécessaires n'est pas un sous-multiple de 1024, cas de ETHERNET par exemple où la valeur théorique serait de 1 voie temporelle toutes les 6,55, on alternera des intervalles de 6 et de 7 voies temporelles, en fonction des voies disponibles.

Connexion à l'intérieur d'une station
Les voies temporelles B issues de MCXP sont connectées, soit à la matrice secondaire MCXS, soit aux coupleurs de réseaux locaux (figure 2). Dans le cas de connexion à la matrice secondaire, les 256 voies temporelles B correspondant aux 8 liaisons MIC doivent etre régulièrement espacées pour accéder au registre EM-MCXS (voir figure 4). Ceci revient à utiliser sur la voie L (figure 11) un voie temporelle sur 4 ; de même pour le retour vers MCXP. Pour chacun des coupleurs de réseaux locaux, on répartit également l'usage des voies temporelles.

La figure 13 propose ainsi une répartition des voies temporelles pour une matrice MCXS de 8 liaisons MIC, un
TOKEN-RING à 16 Mb/s (utilisant 512 voies temporelles) et un réseau ETHERNET. Chaque colonne représente un cycle écriture-lecture de MCXP, donc de 122 ns. On y voit que:
MCXS accède 1 cycle sur 4 soit toutes les 488 ns, que
TOKEN-RING accède 1 cycle sur 2 soit toutes les 244 ns, et que ETHERNET alterne entre 4 et 8 cycles.

Réalisation des AUTOMATES
Nous avons vu qu'au niveau de chaque station, les accès aux différents coupleurs étaient gérés par des automates.

Le rôle de ces automates est multiple. D'une part chacun doit reconnaître les voies temporelles qui sont affectées, en lecture et en écriture, au courant de données qui le concerne; d'autre part, il doit enchaîner des fonctions suivant les évènements extérieurs (émission de jeton,...).

Ces fonctions doivent se dérouler entre une lecture et une réécriture, soit en quelques centaines de nanosecondes.

Dans ce contexte, un microprocesseur n'est pas suffisamment rapide, et on lui préfére une chaîne logique, vu la simplicité des séquencements à réaliser. La conception d'un tel séquenceur est classique, chacun des états du séquenceur étant matérialisé par celui d'une bascule; l'entrée de celle-ci est validée par une porte logique ET dont les entrées correspondent aux conditions nécessaires à l'apparition de cet état. Ladite bascule est alors positionnée par une impulsion de synchronisation émise par le BUS-BT. Identiquement, une porte logique ET commande la retombée de la bascule, lorsque les conditions de disparition de l'état sont réunies, et ceci en synchronisme avec le BUS-BT. Toutefois, un microcontrôleur pourra être utilisé pour la surveillance des temporisations et des incidents. Ces derniers devront être signalés au microprocesseur de la station. Les reconnaissances des voies temporelles utilisées par chaque boucle de données pourront être obtenues à partir d'une mémoire adressée par le BUS-BT et fournissant les indications à l'ensemble des automates.

Le présent exemple de réalisation a montré un brassage effectué lors de la relecture des informations inscrites dans la mémoire MT, l'écriture s'y effectuant à l'adresse donnée par la base de temps de la station réceptrice, et la lecture se faisant en modifiant cette adresse pour la décaler et annuler l'effet du déphasage de la trame reçue par rapport à la base de temps réception. Il est tout aussi possible d'effectuer ce brassage lors de l'écriture, en décalant la valeur de la base de temps réception d'une valeur égale au contenu du registre ND, dont la valeur a été déterminée lors de la trame précédente, de façon à ce que l'adresse fournie instantanément, pour écrire dans MT l'octet de la voie temporelle reçue soit celle du rang de la voie temporelle reçue dans sa trame. La relecture de MT se fait alors directement par la base de temps locale.

Claims (15)

REVENDICATIONS

1- Procédé d'exploitation d'un autocommutateur à structure répartie, constitué d'un Centre d'Administration (CA) relié à des stations ayant chacune un réseau temporel de connexion piloté en phase avec une trame temporelle engendrée par une base de temps locale, reliées entre elles par des artères haut débit (LHD) capables de véhiculer les trames synchrones constituées de voies temporelles, caractérisé en ce que chaque voie temporelle de la trame reçue, par une station, est rangée dans le réseau de connexion temporel (MT) dans la position adressée par la base de temps locale (BT) au moment de sa réception, et que le décalage temporel, modulo la.longueur de la trame, entre une voie temporelle de position fixe dans la trame reçue et la voie temporelle de même rang de la trame locale, est mémorisé, de façon à fournir un vecteur de décalage permettant de relire la trame reçue à partir de la base de temps de la station, ou inversement, que le décalage temporel mémorisé fournit un vecteur de décalage appliqué temporairement à la base de temps de la station et permettant d'écrire chaque voie temporelle de la trame reçue suivante à une adresse dans le réseau de connexion temporel (MT) égale au rang de cette voie temporelle dans la trame réception, la relecture s'effectuant directement d'après l'adresse fournie par la base de temps locale.

2- Procédé selon la revendication 1, selon lequel des trames contenant des données sont échangées entre les stations par l'intermédiaire d'une boucle parcourant l'ensemble des stations et utilisant une ou plusieurs voies temporelles sur les artères à haut débit.

3- Procédé selon la revendication 2, selon lequel les informations véhiculées par le médium de transmission de plusieurs réseaux locaux homogènes peuvent être transmises en transparence sur des artères reliant en boucle ces réseaux locaux, les faisant percevoir par les utilisateurs comme un seul réseau.

4- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, selon lequel les voies temporelles relatives à un flux de données sont régulièrement espacées dans la trame temporelle.

5- Procédé selon les revendications 1 à 4, selon lequel, lorsqu'unie station est reliée par au moins 2 artères haut débit, la boucle véhiculant les trames est établie sur un seul sens de transmission dans chaque artère, l'autre sens étant aussi utilisé en cas de coupure de cette boucle afin de constituer une nouvelle boucle par rebouclage de la trame, portée par le premier sens de transmission, sur celle du second sens, ceci dans chaque station de part et d'autre de la coupure.

6- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, selon lequel la boucle de données est gérée par la circulation d'un jeton autorisant l'accès en émission et ouvrant la boucle en arrivée dans la station possédant ce jeton, et d'un témoin, émis en fin d'émission des données, entraînant la refermeture de la boucle lorsqu'il est reçu par la station émettrice après avoir effectué un tour complet de la boucle.

7- Procédé selon la revendication 6, selon lequel la perte du jeton est détectée par l'expiration d'une première temporisation remise à zéro à chaque passage de jeton ou de données.

8- Procédé selon la revendication 7, selon lequel, toute station ayant détecté l'absence de jeton, arme une deuxième temporisation dont la valeur est légèrement supérieure au numéro de l'adresse de la station, multiplié par le temps mis par le jeton pour parcourir la boucle lorsqu'il n'y a pas de données à émettre, l'expiration de cette deuxième temporisation entraînant l'émission d'un nouveau jeton, cette deuxième temporisation étant remise à zéro par tout passage de jeton ou de données.

9- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, selon lequel l'émission permanente d'une station est détectée par toute autre station, qui coupe alors la boucle en arrivée à son niveau et transmet un message au

Centre d'Adminitration (CA) qui procède alors à une reconfiguration du trajet de la boucle.

10- Procédé selon la revendication 9, selon lequel l'émission permanente détectée consiste en celle d'un jeton ou d'un témoin.

11- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, selon lequel la transmission sur les artères haut débit utilise un code de transmission comportant des symboles spécifiques utilisés pour la gestion des trames transmises.

12- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, selon lequel la transmission d'une boucle de données, ou d'une boucle fédérant des réseaux locaux à protocole d'accès asynchrone, par exemple CSMA-CD, utilise un jeton et un témoin codés par des symboles spécifiques du code de transmission.

13- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, selon lequel la transmission d'une boucle fédérant des réseaux locaux à protocole d'accès synchrone, par exemple à jeton, utilise des symboles spécifiques du code de transmission comme caractères de bourrage pour adapter la-bande-passante offerte par l'autocommutateur à celle du réseau local.

14- Autocommutateur à structure répartie, constitué de stations (S) ayant chacune un réseau temporel de connexion (MCXP) piloté en phase avec une trame temporelle engendrée par une base de temps locale (BT) comprenant un compteur, reliées entre elles par des artères haut- débit (LHD) capables de véhiculer des trames synchrones constituées de voies temporelles, caractérisé en ce que chaque station comprend une mémoire temporelle de trame (MT) du réseau de connexion, dans laquelle chaque voie temporelle d'une trame reçue par la station est rangée dans une position adressée à partir de l'information fournie par le compteur de la base de temps locale (BT), et par celle fournie par un registre (ND) dans lequel est mémorisé le décalage temporel, modulo la longueur de la trame, entre une voie temporelle de position fixe de la trame reçue et la voie temporelle de même rang de la trame locale, de façon à fournir un vecteur de décalage venant s'ajouter à la valeur du compteur de base de temps locale, permettant de relire la trame reçue à partir de la base de temps de la station.

15- Station selon la revendication 14, comportant un dispositif constitué d'un registre (RG-HE) chargé, par chaque impulsion de l'horloge du réseau local, extraite des données reçues en provenance de ce dernier, à la valeur de la base de temps locale de la station à cet instant, le contenu de ce registre étant transmis au moins une fois à chaque trame, par l'intermédiaire d'une voie de données particulière parallèle à la boucle de données utilisée pour fédérer ce réseau local avec les autres, à un circuit décompteur (DC-HS) de la station destinataire, lequel évolue au rythme de la base de temps de cette dernière jusqu'à un état zéro pour lequel ledit circuit émet une impulsion de synchronisation vers un circuit oscillateur chargé de fournir la base de temps à la voie sortant de la station réceptrice vers le réseau local qui lui est raccordé.