FR2771878A1 - Procede pour interconnecter deux ensembles locaux de communication a travers un reseau de transmission, et equipement de connexion correspondant - Google Patents

Abstract

Procédé pour interconnecter deux ensembles locaux de communication à travers un réseau de transmission, et équipement de connexion correspondant. Pour interconnecter un ensemble local de communication (12; 16) appelant, présentant un flux de données affluent à débit déterminé, et un ensemble local de communication appelé (13; 17), à travers un réseau de transmission de données à canaux numériques offrant une hiérarchie de débits, en entrée du réseau de transmission (1), on compare le débit affluent à la hiérarchie pour sélectionner des canaux de débits inférieurs au débit du flux affluent, on multiplexe en inverse le flux de données affluent pour le répartir dans les canaux sélectionnés et, en sortie du réseau de transmission (1), on réunifie (153) les flux élémentaires (140 - 144).

Description

Procédé pour interconnecter deux ensembles locaux de communication à travers un réseau de transmission, et équipement de connexion correspondant.

Pour la mise en liaison d'appareils de transmission de données devant échanger des données dans un même immeuble ou un même site, les réseaux locaux offrent une solution intéressante comme ensemble local de communication, car ils ne nécessitent qu'un investissement limité en matériel et aménagement structurel des locaux et bâtiments.

On peut par exemple citer le réseau de la marque protégée ETHERNET, qui offre un débit de 10 Mb/s sur un simple bus en paire torsadée de l'ordre du kilomètre. Mn intérêt majeur est que tout appareil peut utiliser le bus lorsqu'il est libre, pour émettre des données au débit ci-dessus, bien supérieur à ce qu'offre une ligne téléphonique du réseau téléphonique commuté.

Un tel réseau local, de faible coût, est de ce fait rustique, en ce sens qu'il n'offre qu'un support de transmission mais aucun équipement centralisé pour coordonner les requêtes d'accès en émission au bus, provenant des divers équipements. Ceux-ci doivent gérer entre eux les conflits entre requêtes d'accès et, en outre, les émissions successives ne présentent entre elles aucune coordination, c'est-à-dire qu'elles sont mutuellement asynchrones.

Si l'on veut fédérer plusieurs réseaux locaux mutuellement distants, on les raccorde à un réseau de transmission à haut débit, synchrone. I1 faut alors prévoir sur chaque réseau local un équipement formant passerelle pour en extraire les données adressées à un autre réseau local et les insérer en synchronisme dans un canal numérique, de débit suffisant, du réseau de transmission, I'opération inverse intervenant à l'arrivée dans l'autre réseau.

Cependant, les réseaux de transmission offrent en général une hiérarchie de débits, ou bande-passante, qui correspond aux architectures des centraux téléphoniques, en général différente des débits retenus pour les réseaux locaux. De ce fait, le réseau local doit réserver, pour le flux de données affluent à transmettre, un canal à bande-passante bien supérieure au besoin, si bien que le réseau de transmission se trouve ainsi mal utilisé et il faut le surdimentionner en bande-passante ou accepter des temps d'attente. Même dans le cas où c'est un routeur, ou commutateur, et non un réseau local, qui dessert un site, le réseau de transmission n'offre pas toujours la totalité des débits utilisés dans ce routeur.

La présente invention vise à améliorer, dans le réseau de transmission, l'adéquation entre les besoins, en bande-passante, d'affluents provenant d'un ensemble local de communication et les ressources qui y sont allouées.

A cet effet, l'invention concerne tout d'abord un procédé pour interconnecter un ensemble local de communication appelant, présentant un flux de données affluent à débit déterminé, et un ensemble local de communication appelé, à travers un réseau de transmission de données relié à ceux-ci et comportant une pluralité de canaux numériques offrant une hiérarchie de débits, caractérisé par le fait que à la liaison de l'ensemble appelant et du réseau de transmission, - on compare le débit affluent à ladite hiérarchie pour sélectionner des canaux de débits inférieurs au débit en flux affluent, - on multiplexe en inverse le flux de données affluent pour le séparer en flux élémentaires que l'on répartit dans les canaux sélectionnés et, à la liaison de l'ensemble appelé et du réseau de transmission, - on réunifie les flux élémentaires avant transmission à l'ensemble local appelé.

Ainsi, dans le réseau de transmission, on adapte les ressources en bandepassante allouées à ce qui est nécessaire, ceci par le choix du débit de chaque canal alloué et par le choix du nombre de canaux. Les débits de certains de ces canaux alloués peuvent en particulier être mutuellement différents si cela permet d'ajuster au mieux les ressources en bandepassante utilisées.

L'invention concerne en outre un équipement de connexion d'un ensemble local de communication, présentant un flux de données affluent à débit déterminé, et d'un réseau de transmission de données comportant une pluralité de canaux numériques offrant une hiérarchie de débits, caractérisé par le fait qu'il comporte des moyens de multiplexage inverse agencés pour séparer le flux de données en flux élémentaires de débits adaptés à ladite hiérarchie.

L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description suivante d'un mode de mise en oeuvre préféré du procédé de l'invention, en référence au dessin annexé, sur lequel - la figure 1 représente schématiquement un réseau de transmission de données auquel sont reliés, par des équipements de raccordement pour la mise en oeuvre du procédé de l'invention, divers ensembles locaux de communication, - la figure 2 est un schéma par blocs de l'un de ces équipements pour une liaison entrante du réseau de communication, - la figure 3 est un diagramme des temps (t) illustrant l'évolution de signaux de synchronisation, et - la figure 4 est l'homologue de la figure 2, pour une liaison sortante du réseau de communication.

Sur la figure 1, un réseau 1 de transmission de données fédère plusieurs réseaux locaux 12 à 15 ou équipements équivalents tels que PABX 16 à 19, au moyen d'équipements, référencés 2 à 5, de raccordement, ou connexion, au réseau de transmission 1. Dans cet exemple, le réseau 1 est en boucle double (11) SDH, pour Hiérarchie Numérique Synchrone, et les réseaux locaux 12 à 15 sont ici des réseaux ETHERNET à 10 Mb/s.

On rappellera brièvement qu'un réseau ETHERNET (norme IEEE 802-3) est constitué d'un bus en un ou plusieurs tronçons de quelques centaines de mètres, en paire torsadée ou coaxial, le long desquels les équipements de transmission de données sont raccordés. Pour émettre, un équipement attend de déceler l'état libre du bus, pour alors émettre une rafale indiquant qu'il va occuper le bus et émettre ensuite les données voulues Si la rafale, qu'il relit sur le bus, n'a pas été perturbée par une collision due à une autre rafale d'un autre équipement. En cas de détection de collision, chaque équipement réitère sa tentative après un délai pseudo-aléatoire.

Les données sont émises sous la forme d'un paquet contenant l'adresse du destinataire. Celui-ci peut être local ou bien être raccordé à l'un des autres réseaux locaux 12 à 15. Dans ce dernier cas, un équipement tel que 2 sert de passerelle ou routeur qui détecte l'adresse destinataire externe au réseau 12 à 15 considéré et reçoit le paquet. L'équipement 2 sert aussi d'adaptateur de débit (niveau 2 de l'OSI, Interconnexion des Systèmes
Ouverts) et de circuit de synchronisation pour insérer le paquet dans le réseau de transmission 1, à destination de l'équipement de raccordement 2 à 5 concerné, qui l'injectera dans le réseau local 12 à 15 associé. Ici, ces deux fonctions sont intégrées dans l'équipement 2, mais il aurait pu être prévu qu'elles soient dans deux équipements séparés, reliés par une liaison au débit voulu.

A la place du réseau local 12, on aurait tout aussi bien pu considérer un autocommutateur raccordé par exemple par une liaison MIC d'ordre supérieur, à 8 Mb/s.

La figure 2 illustre les circuits de multiplexage inverse et de transmission e l'équipement 2 pour le transfert des données depuis le réseau local 12 jusqu'à la boucle de transmission 11.

Dans un but de clarté, le détail des circuits d'interface classiques en lecture et écriture sur le bus ETHERNET 12 n'a pas été représenté. Un récepteur 21, relié au bus 12, remplit une mémoire 22 par les données lues appartenant à un paquet dont l'adresse est externe au réseau local associé 12. La mémoire 22 est ici représentée sous la forme d'un registre à décalage série-série. Celui-ci alimente cinq registres à décalage 40 à 44 disposés en parallèle, à entrée série et sortie parallèle, alimentant respectivement des registres à décalage parallèle-série 45 à 49.

Les sorties des registres 45 à 49 alimentent en données des canaux d'entrée numériques correspondants d'un circuit multiplexeur 50 comportant d'autres canaux d'entrée de données numériques référencés globalement 52. Des entrées d'adresse 51 commandent le choix de l'entrée sélectionnée du multiplexeur 50, par un séquenceur 60.

Le multiplexeur 50 émet sur les deux boucles 11, contra-rotatives par sécurité contre les coupures, selon une trame temporelle comportant une pluralité de canaux de transmission offrant une hiérarchie de débits, ici deux débits à 2 et 34 Mb/s respectivement, avec au total une bandepassante de 155 Mb/s. Il peut par exemple être prévu deux ou trois canaux, encore appelés conteneurs virtuels, à 34 Mb/s et le reste à 2
Mb/s.

Le démultiplexage inverse des registres 40 à 44 est synchronisé par une base de temps 30 commande la mémoire 22 par une liaison non représentée. Dans cet exemple, on répartit les bits de chaque bloc de cinq bits successifs du registre 22 dans respectivement chacun des registres 40 à 44, c'est-à-dire que le flux à débit de 10 Mb/s provenant du réseau
ETHERNET 12 est divisé en plusieurs flux de débit inférieur et ici précisément en cinq flux, de même débit dans cet exemple et valant 2 Mb/s.

La base de temps 30 ou horloge comporte un oscillateur 31 à 10 MHz, que l'on peut asservir sur le rythme des données reçues du réseau 12, oscillateur fournissant un signal d'horloge de base attaquant l'entrée d'horloge CK d'un compteur-diviseur de fréquence 32 à trois étages 33, 34, 35. Comme compteur, convient par exemple un circuit intégré de la famille 74 160 à 74 163 à quatre étages, commercialisé entre autres par la société Texas Instrument Inc. Il s'agit précisément d'un compteur dit synchrone, dont tous les changements d'état des divers étages sont simultanés et synchronisés par l'horloge. En outre ici, l'entrée de remise à zéro, RAZ, du compteur 32 est synchronisée en interne sur l'horloge de base et reliée à la sortie C du troisième étage 35. Cette même sortie C est appliquée comme donnée en entrée de données D d'un registre à décalage série/parallèle 36 à cinq étages, dont les sorties commandent respectivement des entrées d'horloge de décalage des registres 44 à 40 et dont l'entrée CK reçoit l'horloge de base.

Le fonctionnement des circuits de la figure 2 va maintenant être expliqué.

D'une façon générale, à la liaison de l'ensemble appelant et du réseau de transmission 1, - on compare le débit affluent à ladite hiérarchie pour sélectionner des canaux de débits inférieurs au débit en flux affluent, - on multiplexe en inverse le flux de données affluent pour le séparer en flux élémentaires que l'on répartit dans les canaux sélectionnés et, à la liaison de l'ensemble appelé et du réseau de transmission 1, - on réunifie les flux-élémentaires avant transmission à l'ensemble local appelé, comme 13.

Ici, le débit affluent provenant du réseau 12 étant fixe, le résultat de la comparaison est figé sous la forme d'une logique câblée comportant cinq canaux.

Si par contre on avait prévu des variations de débit affluent, un circuit détecteur de ce débit sélectionnerait le nombre de canaux approprié pour ce débit. Un affluent à débit de 100 Mb/s, provenant par exemple d'un bus ETHERNET haute vitesse ou d'une boucle selon la norme FDDI, peut ainsi être comparé aux débits de 34 et 2 Mb/s pour adapter les ressources allouées en bande-passante, par exemple trois canaux à 34
Mb/s, ainsi quasiment remplis, ou moins, en complétant alors exactement à 100 Mb/s par des canaux du niveau inférieur, à 2 Mb/s. Il est d'ailleurs à remarquer que l'ensemble local de communication peut être constitué d'un ou plusieurs équipements de transmission de données directement reliés à l'équipement de raccordement 2-5, sans passer par un concentrateur comme un réseau local ou un commutateur.

Lorsqu'un paquet à 10 Mb/s traverse le registre 22, ses bits sont, comme indiqué, ici équirépartis dans les divers registres 40 à 44. Il aurait tout aussi bien pu être prévu une répartition par blocs de bits, par exemple par octets. Le registre tampon 22 peut n'avoir qu'une taille très limitée car il n'est pas nécessaire qu'il stocke tout un paquet dans la mesure où le réseau 1 comporte des canaux libres, puisque la somme des cinq flux élémentaires sortants, à 2 Mb/s, est égale au flux entrant à 10 Mb/s.

Dans cet exemple, on sélectionne des canaux de débits identiques, de niveau juste inférieur, dans la hiérarchie, au débit affluent. Dans un autre exemple, où l'on aurait disposé de plus de niveaux hiérarchiques, on aurait alors pu éventuellement associer des canaux de débits ou niveaux hiérarchiques différents, par exemple un canal à 8 Mb/s et un canal à 2
Mb/s. Dans cet exemple, on utilise de façon optimale les ressources en bande-passante du réseau 1, en ce sens que les flux élémentaires multiplexés en inverse, à 2 Mb/s, correspondent sensiblement aux débits des canaux sélectionnés respectivement, ces derniers pouvant comporter un faible pourcentage de bits de contrôle de transmission.

Comme l'illustre la figure 3, le registre 36 comporte cinq étages 361 à 365 dans lesquels se propage un motif constitué d'un "1", associé à quatre "0", constituant cinq signaux d'horloge à 2 Mb/s, déphasés de 1/5 de leur période ST, soit de T = 100 ns.

A cet effet, le compteur 32 effectue une division par 5 et présente les états successifs "0", "1", "2", "3", "4" pour ensuite repasser à l'état "0".

Précisément, le compteur 32 compte de "0" à "3" (sorties A, B des étages 33, 34) puis passe à l'état "4", pour lequel seule la sortie C du troisième étage 35 est en 1. L'entrée de remise à zéro du compteur 32 est alors potentiellement commandée, mais la commande ne sera validée que par le front montant suivant de l'horloge de base à 10 MHz, ce qui évite l'autodestruction de l'état "4". La sortie C présente ainsi un état logique 1 pendant la durée d'une période d'horloge de base à 10 MHz et un état logique "0" pendant quatre autres de ces périodes. Selon ce principe de remise à zéro synchrone, on peut, sans état transitoire, réaliser très simplement un diviseur à facteur de division autre qu'une puissance entière de 2, ceci par rebouclage d'une sortie ou d'une combinaison des sorties ABC.

Les registres 45 à 49 servent ici à faciliter l'adaptation de rythmes entre la base de temps 30, liée au réseau local 12, et le séquenceur 60 dont le rythme est lié à celui du réseau 1. En effet, bien que le réseau local 12 fonctionne nominalement à 10 MHz, donc à un multiple entier du débit de 2Mb/s des canaux auxquels il se raccorde, les rythmes réels des réseaux
12 et 1 sont susceptibles de glisser, si bien que le 10 Mb/s est simplement phésiochrone pour le réseau 1, et sans relation de phase avec lui. Il faut donc rattraper le glissement relatif des fréquences ou rythmes.

A cet effet, l'horloge de base à 10 MHz est inversée par un inverseur 37 contrôlant une porte ET 38 dont la seconde entrée est commandée par le séquenceur 60. La porte 38, ici unique pour tous les registres et qui commande - une entre d'horloge de chargement parallèle de chaque registre 45 à 49, reçoit à cet effet des commandes de rechargement issues du séquenceur 60, lorsque les registres 45 à 49 ont été lus par le multiplexeur 50. Cette lecture intervient par décalage classique par une horloge à 2 MHz, non représentée, provenant du séquenceur 60.

L'horloge à 10 MHz inversée a pour effet de n'autoriser le rechargement que dans la deuxième moitié des impulsions de chargement série des registres 40 à 44, donc quand ceux-ci ont déjà atteint un état stable après le décalage dû au front actif montant de leur horloge à 2 Mb/s.

Si l'on avait choisi un aiguillage par octets, les étages diviseurs de fréquence de la base de temps 30 fonctionneraient huit fois moins vite et le "1" du registre 36 servirait de fenêtre pour appliquer huit impulsions d'horloge de base à 10 MHz, successivement à chacun des registres 41 à 45. Selon ce principe de fenêtre, déterminant une came temporelle d'aiguillage, on pourrait aussi alimenter des canaux à débits mutuellement différents évoqués plus haut, en y appliquant l'horloge de base un nombre de fois, dans chaque cycle (ST), proportionnel au débit du canal ou voie temporelle. En cas de débit affluent variable, le circuit de détection de débit commanderait des portes de fenêtrage d'horloge pour aiguiller cycliquement le flux affluent vers divers canaux et pour alimenter chacun au débit hiérarchique prévu pour chacun.

En variante, on peut fonctionnellement remplacer le registre à décalage 36 par un décodeur, ou démultiplexeur, à adresse commandée par les sorties ABC du compteur 32, décodeur dont les cinq sorties, ainsi successivement activées, valideraient ou activeraient des entrées d'horloge des registres 40 à 44 respectifs.

Si l'on veut augmenter le débit du flux injecté sur un registre comme 4044, il suffit de regrouper, par une porte OU, plusieurs des sorties du décodeur (ou du registre 36) pour commander l'horloge d'écriture du registre considéré à un multiple du 2 Mb/s.

Pour obtenir, si besoin était, des débit inférieurs à 2 Mb/s, on diviserait ce dernier ; ou le 10 MHz, par le facteur voulu de réduction de débit, selon ce qui a été exposé ci-dessus.

La figure 4 représente les circuits de multiplexage d'un équipement comme 3 par exemple, recevant les données de la boucle 11 pour les injecter sur le bus ETHERNET 13. Les équipements 2 à 5 sont en fait ici bidirectionnels et comportent donc chacun les circuits des figures 2 et 4.

L'architecture est duale de celle de la figure 2 et le détail des circuits séquenceurs n'a de ce fait pas été représenté, dans un but de clarté. Les circuits homologues de ceux de la figure 2 en portent la référence, avec la centaine 1.

Un démultiplexeur 150 reçoit le flux de données des canaux de l'une des boucles 1 1 et l'aiguille, sous la commande du séquenceur 60, vers, en particulier, cinq registres à décalage 145 - 149 série-parallèle, qui reçoivent chacun un flux à 2 Mb/s. Les autres canaux 152, ici à 34 ou à 2 Mb/s, sont directement injectés dans un multiplexeur comme 50 pour poursuivre leur transmission sur la boucle 11, c'est-à-dire qu'en fait ils ne sont pas démultiplexés.

Des registres 140 à 144 parallèle-série lisent périodiquement en bloc les registres respectivement associés 145 à 149, sous la commande (équivalent de la porte de synchronisation 38) d'une base de temps 130.

Un multiplexeur de regroupement 153, commandé par les sorties ABC du compteur 132, balaie cycliquement les sorties des registres 140-144, avançant au rythme de 2 Mb/s sous l'action des sorties respectives du registre 136 et ainsi réunifie les flux élémentaires avant transmission au réseau 13. Le multiplexeur 153 charge alors la mémoire 122, qui sert de tampon jusqu'à ce que l'émetteur 121 qu'elle commande ait eu accès en écriture au bus ETHERNET 13.

D'une façon générale, le débit de l'appareil ou de l'ensemble local de communication auquel est adressé le message de données transmis par le réseau 1 peut être différent du débit de l'appareil ou de l'ensemble local de communication émetteur du message, c'est-à-dire que, comme indiqué, la mémoire- 122 peut servir de tampon, une fois que les problèmes de transmission (1) ne se posent plus.

Claims (1)

REVENDICATIONS 1.- Procédé pour interconnecter un ensemble local de communication (12; 16) appelant, présentant un flux de données affluent à débit déterminé, et un ensemble local de communication appelé (13; 17), à travers un réseau de transmission de données relié à ceux-ci et comportant une pluralité de canaux numériques (50) offrant une hiérarchie de débits, caractérisé par le fait que à la liaison de l'ensemble appelant (12;

16) et du réseau de transmission (1), - on compare le débit affluent à ladite hiérarchie pour sélectionner des canaux de débits inférieurs au débit du flux affluent, - on multiplexe en inverse le flux de données affluent pour le séparer en flux élémentaires (40 - 44) que l'on répartit dans les canaux sélectionnés (50) et, à la liaison de l'ensemble appelé (13; 17) et du réseau de transmission (1), - on réunifie (153) les flux élémentaires (140-144) avant transmission à l'ensemble local (13; 17) appelé.

2. - Procédé selon la revendication 1, dans lequel on sélectionne des canaux de niveau hiérarchique juste inférieur au débit affluent.

3.- Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, dans lequel les flux élémentaires multiplexés en inverse correspondent sensiblement aux débits des canaux sélectionnés.

4.- Equipement de connexion d'un ensemble local de communication (12; 13; 16; 17), présentant un flux de données affluent à débit déterminé, et d'un réseau de transmission de données (1) comportant une pluralité de canaux numériques (50) offrant une hiérarchie de débits, caractérisé par le fait qu'il comporte des moyens de multiplexage inverse (30, 40-44) agencés pour séparer le flux de données en flux élémentaires de débits adaptés à ladite hiérarchie.

5.- Equipement selon la revendication 4, dans lequel les moyens de multiplexage inverse (30, 40 - 44) sont agencés pour fournir des flux élémentaires à un même débit.

6.- Equipement selon l'une des revendications 4 et 5, dans lequel il est prévu une horloge (30) et un diviseur de fréquence (32) agencé pour diviser la fréquence du signal de l'horloge (30) au rythme de l'ensemble local (12; 13; 16; 17) et fournir des signaux d'horloge au rythme de l'un des débits de la hiérarchie et temporellement décalés entre eux.

7.- Equipement selon la revendication 6, dans lequel il est prévu un registre à décalage série/parallèle (36) pour recevoir, du diviseur (32), une séquence temporelle de bits et la transformer en une séquence spatiale de commande de moyens mémoires (40-44) de sortie des moyens de multiplexage inverse (30, 40 - 44).

8.- Equipement selon l'une des revendications 4 à 7, dans lequel les circuits de multiplexage inverse sont reliés en sortie (40 - 44) à des circuits multiplexeurs (50, 60) agencés pour insérer les flux élémentaires dans des canaux, du réseau de communication (1), de débit respectant la hiérarchie.

9.- Equipement selon la revendication 8, dans lequel des registres tampon (45 - 49) de rattrapage de glissement de fréquence sont prévus entre les moyens de multiplexage inverse (40 - 44) et les circuits multiplexeurs (50, 60).

10.- Equipement selon l'une des revendications 4 à 9, dans lequel il est prévu des moyens de regroupement (153) pour regrouper les flux (145 149) de canaux du réseau de transmission (1) en un flux unique (122) et le transmettre à l'ensemble local de communication (12; 13; 16; 17).

11.- Equipement selon l'une des revendications 4 à 10, agencé pour la connexion à un réseau de transmission de données à Hiérarchie

Numérique Synchrone (SDH).