FR2782221A1 - Plate-forme pedagogique reconfigurable de reseau commute, commutateur pedagogique et dispositif de support des fonctions materielles correspondants - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne une plate-forme pédagogique de réseau commuté, comprenant au moins deux commutateurs (11 à 14 ) et au moins une première ligne de transmission (4), permettant d'interconnecter les commutateurs pour former un réseau téléphonique commuté. Chaque commutateur comprend : au moins un équipement d'abonné (21 à 24 ); au moins un circuit logique reconfigurable (23), connecté audit au moins un équipement d'abonné et permettant d'assurer des fonctions matérielles, telles que notamment des fonctions de commutation; des premiers moyens (24) de connexion du circuit logique reconfigurable à la au moins une première ligne de transmission; un organe de pilotage (31) du commutateur, permettant d'assurer des fonctions logicielles, telles que notamment des fonctions de traitement des communications, d'administration et de reconfiguration du circuit logique reconfigurable; des seconds moyens (25) de connexion du circuit logique reconfigurable à l'organe de pilotage.
Description
Plate-forme pédagogique reconfigurable de réseau commuté, commutateur
pédagogique et dispositif de support des fonctions
matérielles correspondants.
Le domaine de l'invention est celui de l'enseignement et/ou de la recherche concernant les réseaux commutés de télécommunications (RTC). On rappelle que, d'une façon générale, un réseau téléphonique commuté comporte d'une part des mailles, constituées de lignes de transmission, et d'autre
part des noeuds, constitués par des centres de commutation (ou commutateurs).
Un tel réseau permet d'établir un trajet téléphonique entre deux usagers quelconques, de façon que ces derniers communiquent entre eux et échangent des informations utiles (parole ou données) sur le trajet ainsi établi. Aujourd'hui, la plupart des réseaux téléphoniques commutés sont basés sur les techniques de
commutation temporelle et de transmission numérique.
Plus précisément, l'invention concerne une plate-forme pédagogique de
1 5 réseau commuté, ainsi qu'un commutateur pédagogique.
Par plate-forme pédagogique de réseau commuté, on entend un ensemble de moyens qui présente un fonctionnement technique de base identique à celui d'un réseau commuté réel, mais avec un trafic réduit au minimum. Le caractère pédagogique (tant pour la formation que pour la recherche) d'une telle plate-forme provient du fait qu'elle permet une compréhension aisée de son fonctionnement, et une visualisation aussi complète que possible de ses différents états de fonctionnement successifs et des informations ou messages échangés (entre
éléments d'un même commutateur ou entre commutateurs).
De même, un commutateur est dit pédagogique s'il présente un fonctionnement technique de base identique à celui d'un commutateur réel, et s'il
est possible, de façon simple, de comprendre et visualiser son fonctionnement.
L'invention a de nombreuses applications, telles que par exemple: - la formation d'étudiants et de personnels techniques à différentes techniques, telles que notamment: la commutation temporelle, la transmission numérique (sur supports métalliques, hertziens, optiques, ), les systèmes temps réels, les protocoles de communication, l'électronique numérique (technique des circuits reconfigurables), etc; - la recherche; la plate-forme de l'invention constituant un support privilégié pour développer, implanter et valider de nouveaux services de télécommunication. Elle permet par exemple de tester les interactions d'un
nouveau service avec ceux existants.
On notera tout d'abord que, à la connaissance des inventeurs, il n'existe
aujourd'hui sur le marché aucune plate-forme pédagogique de réseau commuté.
Par conséquent, la seule solution actuelle pour étudier un réseau commuté dans sa globalité consiste à utiliser un réseau commuté réel. Or, on comprend aisément que même s'il est équipé au minimum, un réseau réel est très coûteux. En outre, il ne constitue en aucune façon un outil pédagogique adapté puisqu'il n'est pas prévu pour (et ne permet donc pas de) visualiser les différents états de fonctionnement du réseau, ni les informations ou messages échangés au sein d'un
commutateur ou entre commutateurs.
Par ailleurs, il existe quelques commutateurs pédagogiques, mais ceux-ci
apparaissent très peu performants, comme expliqué par la suite.
Cette situation est très pénalisante pour la formation et la recherche dans le domaine des réseaux téléphoniques commutés, et il existe donc aujourd'hui un réel besoin en produits pédagogiques dans ce domaine (plate-forme de réseau ou commutateur). On présente maintenant brièvement deux commutateurs pédagogiques
connus, avec leurs inconvénients.
Un premier commutateur pédagogique connu est le produit Tergane 64 (marque déposée), commercialisé par la société Deltalab Mentor. Ce premier commutateur pédagogique, auquel peuvent être connectés quatre postes d'abonné, comprend une maquette commandée par un micro-ordinateur. La maquette assure
des fonctions matérielles et le micro-ordinateur assure des fonctions logicielles.
Grâce à une pluralité de points de test, ce premier commutateur pédagogique connu permet d'étudier la commutation temporelle, c'est-à-dire des fonctions
matérielles et logicielles de commutation.
Ce premier commutateur pédagogique connu présente plusieurs inconvénients. En effet, la maquette est construite avec des circuits logiques à très faible intégration, et est donc basée sur une technologie obsolète, coûteuse et figée. En d'autres termes, il est impossible de reconfigurer la maquette de façon à modifier (par ajouts et/ou suppression) les fonctions matérielles assurées par la maquette. Ce caractère figé (ou non reconfigurable) des fonctions matérielles implique que les seules modifications possibles des fonctions logicielles sont celles ne nécessitant aucun ajout de fonctions matérielles sur la maquette. Une telle restriction se traduit par une quasi-impossibilité de changer de services de télécommunication existants ou de développer de nouveaux services de télécommunication. En effet, dans un cas comme dans l'autre, la maquette ne peut
pas assurer les nouvelles fonctions matérielles nécessitées.
En outre, la maquette ne comporte aucune interface de sortie vers une autre maquette du même type. En d'autres termes, ce premier commutateur pédagogique n'est pas raccordable à un autre commutateur, et ne permet donc pas de former un réseau commuté. Par conséquent, ce premier commutateur pédagogique permet d'étudier uniquement les communications locales (entre postes raccordés à un même commutateur), et en aucune façon toutes les techniques mises en oeuvre au sein d'un réseau commuté (et qui impliquent la présence d'une pluralité de commutateurs reliés entre eux). Notamment, ce premier commutateur pédagogique ne permet pas d'étudier la transmission numérique entre commutateurs, les
protocoles de signalisation inter-commutateurs,...
Un second commutateur pédagogique connu est un commutateur de type RNIS (Réseau Numérique à Intégration de Services), commercialisé par la société Leybold. Il se distingue du premier commutateur pédagogique discuté ci-dessus (Tergane 64), en ce que deux postes RNIS y sont connectés au lieu de quatre postes ordinaires. Il est conçu uniquement pour l'étude du protocole "D" sur lignes RNIS. Il présente les mêmes inconvénients que le premier commutateur pédagogique (voir ci- dessus), et notamment, il n'est pas reconfigurable et n'autorise pas la création d'un réseau commuté (il ne permet que des
communications locales RNIS).
On notera enfin que les commutateurs privés d'entreprise, ou PABX (pour "Private Automatic Branch eXchange" en anglais), destinés au trafic téléphonique des entreprises, peuvent être considérés comme des boîtes noires inexploitables pour l'enseignement et la recherche, car non conçus dans ce but (pas de points de
test, plans non livrés, programmation figée, etc).
L'invention a notamment pour objectif de pallier ces différents
inconvénients de l'état de la technique.
Plus précisément, l'un des objectifs de la présente invention est de fournir une plate-forme pédagogique de réseau commuté, simple à mettre en oeuvre et présentant une complexité et un coût bien moindres que ceux d'un réseau commuté réel. Un autre objectif de l'invention est de fournir une telle plate-forme qui soit aisément reconfigurable, tant en termes de fonctions matérielles qu'en termes de fonctions logicielles, de façon à permettre l'étude et la compréhension d'un nombre illimité de services existants, ainsi que le développement, l'implantation et
la validation de nouveaux services.
Encore un autre objectif de l'invention est de fournir une telle plateforme qui possède une architecture conforme aux recommandations de 'UIT (Union
Internationale des Télécommunications) définissant les "Réseaux Intelligents".
L'invention a aussi pour objectif de fournir un commutateur pédagogique
qui soit aisément reconfigurable.
Un autre objectif de l'invention est de fournir un tel commutateur pédagogique qui soit raccordable à un autre commutateur, de façon à permettre la
formation d'une plate-forme pédagogique de réseau commuté telle que précitée.
Ces différents objectifs, ainsi que d'autres qui apparaîtront par la suite, sont atteints selon l'invention à l'aide d'une plate-forme pédagogique de réseau commuté, du type destinée à l'enseignement et/ou à la recherche, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins deux commutateurs et au moins une première ligne de transmission, permettant d'interconnecter lesdits commutateurs pour former un premier réseau, dit réseau téléphonique commuté, et en ce que chaque commutateur comprend: au moins un équipement d'abonné; - au moins un circuit logique reconfigurable, connecté audit au moins un équipement d'abonné et permettant d'assurer des fonctions matérielles, telles que notamment des fonctions de commutation; - des premiers moyens de connexion, permettant de connecter ledit circuit logique reconfigurable à ladite au moins une première ligne de transmission dudit réseau téléphonique commuté; - un organe de pilotage dudit commutateur, permettant d'assurer des fonctions logicielles, telles que notamment des fonctions de traitement des communications, des fonctions d'administration et des fonctions de reconfiguration dudit circuit logique reconfigurable; - des seconds moyens de connexion, permettant de connecter ledit circuit
logique reconfigurable audit organe de pilotage.
Le principe général de l'invention consiste donc à réaliser une véritable structure de réseau commuté, en prévoyant une interconnexion des commutateurs grâce à une ou plusieurs lignes de transmission. On notera qu'à cet effet chaque commutateur comprend des moyens de connexion à la ou aux lignes de transmission. La plate-forme selon l'invention permet donc d'étudier, outre les communications locales à un commutateur, les communications entre commutateurs, la transmission numérique entre commutateurs, les protocoles de communication, etc. Elle permet également le développement de nouveaux services de télécommunication, en montrant l'interaction d'un nouveau service avec les services existants, et éventuellement en identifiant les dysfonctionnements
et incompatibilités entre services.
On rappelle qu'aucun des commutateurs pédagogiques connus de l'état de la technique n'est conçu pour une telle mise en réseau, ce qui explique pourquoi
aucune plate-forme pédagogique de réseau commuté n'est connue à ce jour.
Par ailleurs, grâce à une nouvelle façon de mettre en oeuvre les fonctions matérielles et logicielles de chaque commutateur, la plate- forme de réseau commuté selon l'invention est complètement et aisément reconfigurable. En effet, les fonctions matérielles de chaque commutateur sont assurées par un circuit logique reconfigurable. Il est donc possible de modifier ces fonctions matérielles selon les besoins (par correction et/ou ajout et/ou suppression,...). L'organe de pilotage du commutateur assure l'ensemble des fonctions logicielles, et notamment des
fonctions logicielles de reconfiguration du circuit logique reconfigurable.
En outre, le coeur des commutateurs étant constitué d'un circuit logique reconfigurable, la capacité d'évolution de ces commutateurs est assurée par un simple remplacement du circuit reconfigurable au fur et à mesure de l'apparition de
nouveaux composants plus performants.
On notera que dans la plate-forme de l'invention, les commutateurs peuvent avantageusement être tous identiques. Dans ce cas, la composition matérielle et logicielle des commutateurs est indépendante de la position de ces derniers au sein du réseau commuté. De cette façon, on supprime plusieurs notions habituelles dans les réseaux commutés réels (centre d'abonnés, centre de transit,...), qui sont complexes et difficiles à gérer. Ceci facilite également le déploiement d'un nouveau service puisqu'il suffit de reconfigurer tous les
commutateurs de façon identique.
Dans un mode de réalisation préférentiel de l'invention, ladite plateforme comprend en outre au moins une seconde ligne de transmission, permettant d'interconnecter lesdits organes de pilotage desdits commutateurs pour former un second réseau, dit réseau de gestion dudit réseau téléphonique commuté, et chaque organe de pilotage comprend en outre des troisièmes moyens de connexion, permettant de connecter ledit organe de pilotage à ladite au moins une
seconde ligne de transmission dudit réseau de gestion.
Dans ce cas, la plate-forme de l'invention possède une architecture de "Réseau Intelligent", conformément aux recommandations de 'UIT. Ceci permet notamment, pour un coût raisonnable, de développer des études sur la capacité à créer et déployer de nouveaux services dans les réseaux commutés ayant ce type d'architecture. Le réseau de gestion du réseau commuté permet notamment la supervision et la gestion technique (exploitation, maintenance) à distance, ainsi que l'accès à des serveurs spécialisés distants (voir discussion détaillée ci-dessous). Ce second réseau peut notamment être le support d'une télé-reconfiguration des commutateurs et d'un accès à des services de télécommunications supplémentaires. De façon préférentielle, ledit réseau de gestion est un réseau de type Internet. L'utilisation du réseau Internet est très avantageuse puisque ce réseau
existe déjà et est largement diffusé dans les entreprises et les centres de formation.
Ce choix permet de réaliser à faible coût un réseau commuté à deux niveaux (c'est-
à-dire selon l'architecture de type "Réseau Intelligent").
Il est à noter que les commutateurs du réseau commuté mondial utilisent actuellement comme second réseau de gestion un réseau spécialisé, à savoir le réseau CCITT n 7 (pour "Comité Consultatif International Téléphonique et Télégraphique n 7"). Pour des raisons économiques et techniques, ce réseau CCITT n 7 est réservé à l'opérateur réseau et est donc inaccessible dans un cadre pédagogique. Avantageusement, ledit réseau de gestion comprend également au moins un premier serveur spécialisé, permettant de reconfigurer au moins partiellement le circuit logique reconfigurable d'au moins un desdits commutateurs, de façon à ajouter et/ou supprimer au moins une fonction matérielle assurée par le circuit logique reconfigurable, ledit premier serveur spécialisé comprenant des moyens de transmission à l'organe de pilotage dudit commutateur, via ledit réseau de gestion, d'une commande de reconfiguration au moins partielle dudit circuit logique reconfigurable en fonction d'informations de reconfiguration stockées dans des
moyens de stockage accessibles par ledit organe de commande.
Chaque premier serveur spécialisé permet donc, via le réseau de gestion, une télé-reconfiguration des circuits logiques reconfigurables, et donc des fonctions matérielles, des commutateurs. Ceci permet par exemple à un
professeur, en une seule manipulation sur un premier serveur (dit de télé-
reconfiguration, d'administration, ou encore de supervision générale), de modifier à distance les fonctions matérielles de l'ensemble des commutateurs, par exemple en vue de préparer une nouvelle séance de travaux pratiques pour ses étudiants. Avantageusement, ledit organe de pilotage comprend des moyens de modification de l'exécution de son programme, après réception et exécution de ladite commande de reconfiguration au moins partielle dudit circuit logique reconfigurable, de façon que l'organe de pilotage adapte l'exécution dudit programme en fonction de ladite reconfiguration, en ajoutant et/ou supprimant au
moins une fonction logicielle assurée par l'organe de pilotage.
Ainsi, la reconfiguration à distance des fonctions matérielles est
accompagnée d'une reconfiguration à distance des fonctions logicielles.
De façon avantageuse, ledit premier serveur spécialisé comprend des moyens de téléchargement desdites informations de reconfiguration, via ledit réseau de gestion, dans lesdits moyens de stockage compris dans l'organe de commande. De cette façon, si des informations nécessaires à la reconfiguration du circuit logique reconfigurable ne sont pas déjà stockées dans l'organe de pilotage,
il est possible de les y télécharger.
De façon préférentielle, ledit réseau de gestion comprend également au moins un second serveur spécialisé, permettant d'offrir au moins un service supplémentaire à au moins un desdits commutateurs qui se connecte audit second
serveur spécialisé via ledit réseau de gestion.
Préférentiellement, ledit second serveur spécialisé intègre également les moyens constitutifs dudit premier serveur spécialisé, dans le cas o ledit au moins un service supplémentaire offert par ledit second serveur spécialisé nécessite une reconfiguration, telle que mise en oeuvre par ledit premier serveur spécialisé, du circuit logique reconfigurable, de façon à ajouter dans le circuit logique
reconfigurable au moins une fonction matérielle supplémentaire.
En d'autres termes, le second serveur peut télé-reconfigurer les fonctions matérielles d'un commutateur tenant compte des fonctions logicielles supplémentaires que ce second serveur doit mettre en oeuvre pour ce commutateur. Avantageusement, ledit réseau de gestion comprend également au moins un troisième serveur spécialisé, permettant de substituer un nouveau programme à un programme courant exécuté par l'organe de pilotage d'au moins un desdits commutateurs, ledit troisième serveur spécialisé comprenant: - des moyens de téléchargement dudit nouveau programme, via ledit réseau de gestion, dans des moyens de stockage compris dans l'organe de commande; - des moyens de transmission à l'organe de commande, via ledit réseau de gestion, d'une commande de substitution dudit nouveau programme audit
programme courant.
De cette façon, on tire encore une fois profit de l'existence du réseau de gestion pour effectuer à distance une action de reconfiguration sur les
commutateurs, à savoir sur les organes de pilotage dans le cas présent.
De façon préférentielle, lesdits organes de pilotage sont des micro-
ordinateurs. Il est clair cependant que de nombreuses variantes de réalisation des organes de pilotage peuvent être envisagées sans sortir du cadre de la présente invention. On pourra notamment utiliser tous types d'unités de traitement de données, construites autour d'un ou plusieurs microprocesseur(s) et/ou microcontrôleur(s). Dans un mode de réalisation avantageux de l'invention, ledit circuit logique reconfigurable compris dans chaque commutateur est un réseau logique reconfigurable au moins partiellement. Un tel réseau logique reconfigurable, ou FPGA (pour "Field Programmable Gate Array" en anglais) présente une alternative entre une solution purement matérielle (coûteuse et non reconfigurable) et une solution purement logicielle (trop lente pour être compatible avec un fonctionnement en temps réel). En outre, les FPGA peuvent aujourd'hui contenir plus de cent milles portes logiques, ce qui les rend tout à fait aptes à accueillir de futures fonctionnalités de l'invention. De plus, les FPGA présentent des temps de chargement (c'est-à-dire de reconfiguration) de plus en plus courts (quelques dizaines de millisecondes actuellement). Ils offrent même parfois des possibilités de reconfiguration partielle d'un sous-ensemble des ressources logiques internes,
et ceci sans modifier leur fonctionnement.
De façon préférentielle, chaque commutateur possède sa propre horloge, comprise dans ledit circuit logique reconfigurable. Ainsi, on optimise l'utilisation du circuit logique reconfigurable, tout en réduisant au minimum le nombre de cartes et de composants nécessaires au sein du commutateur. Chaque commutateur peut resynchroniser à son horloge locale les informations utiles (parole et données)
et les messages de signalisation qu'il reçoit par l'intermédiaire du réseau commuté.
L'invention concerne également un commutateur pédagogique (, du type destiné à l'enseignement et/ou à la recherche, caractérisé en ce qu'il comprend: - au moins un équipement d'abonné; - au moins un circuit logique reconfigurable, connecté audit au moins un équipement d'abonné et permettant d'assurer des fonctions matérielles, telles que notamment des fonctions de commutation; - un organe de pilotage dudit commutateur, permettant d'assurer des fonctions logicielles, telles que notamment des fonctions de traitement des communications, des fonctions d'administration et des fonctions de reconfiguration dudit circuit logique reconfigurable; - des premiers moyens de connexion, permettant de connecter ledit circuit
logique reconfigurable audit organe de pilotage.
Ainsi, ce commutateur pédagogique est peu coûteux et aisément reconfigurable. De façon préférentielle, ledit commutateur comprend en outre des seconds moyens de connexion, permettant de connecter ledit circuit logique reconfigurable à au moins une première ligne de transmission, ladite au moins une première ligne de transmission permettant d'interconnecter ledit commutateur à au moins un autre
commutateur, pour former un premier réseau, dit réseau téléphonique commuté.
En d'autres termes, une plate-forme pédagogique de réseau commuté, telle que discutée ci-dessus, peut être réalisée avec plusieurs commutateurs selon la
présente invention.
Préférentiellement, ledit commutateur comprend en outre des troisièmes moyens de connexion, permettant de connecter ledit organe de pilotage à au moins une seconde ligne de transmission, ladite au moins une seconde ligne de transmission permettant d'interconnecter ledit organe de pilotage à au moins un autre organe de pilotage, pour former un second réseau, dit réseau de gestion dudit
réseau téléphonique commuté.
De cette façon, un "réseau intelligent" à deux niveaux (réseau commuté et réseau de gestion) peut être réalisé avec plusieurs commutateurs selon la présente invention. L'invention concerne aussi un dispositif de support des fonctions matérielles d'un commutateur pédagogique destiné à l'enseignement et/ou à la recherche. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la
lecture de la description suivante d'un mode de réalisation préférentiel de
l'invention, donné à titre d'exemple indicatif et non limitatif, et des dessins annexés, dans lesquels: - la figure 1 présente un synoptique d'un mode de réalisation particulier d'une plate-forme pédagogique de réseau commuté selon la présente invention; - la figure 2 présente un mode de réalisation particulier d'un dispositif de support des fonctions matérielles d'un commutateur pédagogique, ce dispositif selon l'invention apparaissant sur la figure 1; et - la figure 3 présente un exemple de découpe fonctionnelle du
dispositif de la figure 2.
L'invention concerne donc une plate-forme pédagogique de réseau commuté, ainsi qu'un commutateur pédagogique permettant la création d'une telle plate-forme. Comme présenté sur le synoptique de la figure 1, dans un mode de réalisation particulier, la plate-forme pédagogique de réseau commuté selon la présente invention comprend une pluralité de commutateurs pédagogiques compris au sein de deux réseaux distincts: un réseau commuté et un réseau de gestion de
ce réseau commuté.
Dans l'exemple illustré, il y a quatre commutateurs pédagogiques 1 1 à 14.
Comme illustré uniquement pour le commutateur référencé 11, chaque commutateur comprend un dispositif de support de fonctions matérielles 21 coopérant avec un organe de pilotage 31 (ce dernier assurant les fonctions logicielles du commutateur). Pour former le premier réseau, dit réseau téléphonique commuté, (au moins) une première ligne de transmission 4 interconnecte les commutateurs 11 à 14. Pour former le second réseau, dit de gestion, (au moins) une seconde ligne de transmission 5 interconnecte les organes de pilotage des commutateurs. Pour cela, chaque organe de pilotage 31 comprend des moyens 6 de connexion permettant de le connecter à la seconde ligne de transmission 5. Le second réseau, de gestion du réseau téléphonique commuté, est par exemple le réseau Internet. Il est clair cependant que d'autres types de réseaux
peuvent être utilisés.
Comme présenté sur les figures 2 et 3, dans un mode de réalisation particulier, chaque dispositif de support des fonctions matérielles 21 se présente sous la forme d'une carte et comprend: - plusieurs (par exemple quatre) équipements d'abonné 211 à 214, comprenant chacun: * une prise 26 pour poste téléphonique; * un relais de sonnerie 27 ("Relais 0" à "Relais 3"); * un circuit d'interface de boucle d'abonné, ou SLIC, 28 ("SLIC 0" à "SLIC 3"). Chaque SLIC (pour "Subscriber Loop Interface Cicruit" en anglais) fait office de convertisseur 2/4 fils et détecteur d'état raccroché/décroché); * un codeur/filtre/décodeur 29, ou COFIDEC, ("COFIDEC 0" à "COFIDEC 3"). Chaque COFIDEC permettant le filtrage 300-3400 Hz et le codage/décodage de la parole à 64 kbits/sec; - plusieurs (par exemple trois) récepteurs de numérotation clavier multifréquence (ou récepteurs RNC) 221 à 223, destinés à être connectés de façon dynamique aux équipements d'abonné et au circuit logique reconfigurable. Chaque récepteur RNC 221 à 223 comprend un codeur/filtre/décodeur, ou COFIDEC, 30 ("COFIDEC/RNC 0" à "COFIDEC/RNC 2") et un cicruit DTMF 31 ("DTMF/RNC 0" à
"DTMF/RNC 2");
- un circuit logique reconfigurable 23, connecté aux équipements d'abonné 211 à 214 et permettant d'assurer des fonctions matérielles, telles que
notamment des fonctions de commutation (voir discussion détaillée ci-
dessous); - des premiers moyens de connexion 24 (par exemple une carte d'interface numérique du type "carte MIC externe optique"), permettant de connecter le circuit logique reconfigurable 23 à la première ligne de transmission 4 du réseau téléphonique commuté; - des seconds moyens de connexion 25 (par exemple un connecteur de câble de liaison), permettant de connecter le circuit logique reconfigurable 23 à
l'organe de pilotage 21.
En outre, chaque dispositif de support des fonctions matérielles 21 comprend une pluralité de points de test, placés en différents points d'interconnexion entre éléments constitutifs du dispositif. Ces points de test permettent à un étudiant ou un technicien une visualisation à l'oscilloscope de l'état du système à un instant donné. Par exemple, en connectant un analyseur de liaison sur ces points de test, il est possible de visualiser tous les messages échangés par les commutateurs via le canal sémaphore de signalisation, en différents points de
l'anneau 4, en amont et en aval d'un commutateur donné.
Le circuit logique reconfigurable 23 est par exemple un "réseau logique
reconfigurable" (ou FPGA, pour "Field Programmable Gate Array" en anglais).
Classiquement, un FPGA peut contenir plus de 100 000 portes (ou connexions) logiques, qui sont faites ou non en fonction d'un fichier préalablement chargé dans le FPGA. On utilise par exemple un FPGA commercialisé par la société Xilinx, de la série XC 4005E ou de la série XC 6200 (cette dernière offrant des possibilités de reconfiguration partielle d'un sous-ensemble des ressources logiques internes,
sans perturbation du fonctionnement du FPGA). Chaque organe de pilotage 31 permet d'assurer des fonctions logicielles.
Outre des fonctions de traitement des communications et des fonctions d'administration (gestion, exploitation, maintenance,...), chaque organe de pilotage 31 assure des fonctions de reconfiguration du FPGA auquel il est relié. En effet, dans le cadre de l'invention, l'organe de pilotage auquel permet de recharger un nouveau fichier ou de modifier un fichier existant d'un FPGA, de façon à modifier les fonctions matérielles assurées par ce FPGA. Ainsi, il est possible de reconfigurer le FPGA de façon à lui faire assurer toutes les fonctions matérielles souhaitées, notamment en fonction des services de télécommunications (ou
services téléphoniques) à offrir.
Dans le mode de réalisation présenté sur la figure 1, la première liaison 4, interconnectant les commutateurs 1 1 à 14 pour former le réseau commuté, présente une topologie en anneau. Il s'agit par exemple d'un anneau optique. Il est clair cependant que, sans sortir du cadre de la présente invention, l'anneau peut être réalisé sur d'autres types de supports existants (supports métalliques, supports
hertziens, etc) ou à venir.
L'anneau 4 porte par exemple (au moins) un multiplex regroupant d'une part N canaux de communication (pour les communications distantes entre commutateurs) et d'autre part au moins un canal de signalisation (ou canal sémaphore commun, pour le dialogue inter-commutateurs, et notamment pour établir ou rompre les communications). Il s'agit par exemple d'un lien MIC (Modulation par Impulsion et Codage) à N voies (ou canaux) multiplexées à 64 kbits/s, constituant des trames de 125 microsecondes. N est égal à 32 dans le standard européen et à 24 dans le standard nord-américain. Dans le standard européen, le canal 0 est affecté au verrouillage des trames et aux alarmes de transmission, les canaux 1 à 15 et 17 à 31 portent les communications téléphoniques (ce sont les canaux de parole), et le canal 16 est affecté au protocole de communication inter-commutateurs (c'est le canal de signalisation, ou canal
sémaphore).
Les commutateurs échangent des messages de signalisation sur le canal sémaphore. Ces messages comprennent par exemple des informations codées en mode caractère (ASCII), afin de pouvoir être visualisés en clair avec un simple
analyseur de liaison RS 232.
Un exemple de fonctionnement de cet anneau 4 est maintenant présenté.
Chaque commutateur (et plus précisément chaque circuit logique reconfigurable) possède sa propre horloge, de façon que le lien MIC qui arrive sur un commutateur soit resynchronisé à l'horloge locale de celuici. Les messages de signalisation portent le numéro du commutateur émetteur ainsi que le numéro du commutateur destinataire. Si un commutateur voit revenir sur l'anneau un message de signalisation qu'il a lui même envoyé, il le retire de l'anneau, le stocke dans une "boîte noire" et renvoie en échec la communication en cours d'établissement (tonalité d'occupation au demandeur). Si un commutateur est mis hors service, l'anneau est refermé en quelques millisecondes aux entrées/sorties de ce commutateur. A la remise en service de ce commutateur, l'anneau lui est reconnecté automatiquement. Chaque commutateur analyse l'en-tête de chaque message de signalisation provenant de l'anneau: si le message est pour lui, ce message est retiré de l'anneau et traité; sinon, il est remis sur l'anneau (sur le canal 16) pour le commutateur suivant. Une communication téléphonique entre deux commutateurs peut emprunter différents canaux sur les parties successives de l'anneau. Le retard maximum apporté à l'information est de 125 microsecondes
par commutateur.
Pour des raisons de simplicité, on utilise par exemple une seule structure de message de signalisation, composée d'une pluralité de champs, pertinents ou non selon le type de message. On présente ces différents champs ci-dessous. Champ d'en-tête: il sert à la synchronisation des messages. Il est par
exemple composé de deux octets (FD en ASCII).
Champ de type de message reçu: il permet aux commutateurs de savoir quel type de message ils reçoivent. Les différents types de messages (neuf seulement) sont expliqués par la suite. Connaissant le type de message, le
commutateur sait quel(s) champ(s) du message il doit analyser.
Champ d'identificateur de la communication: il est en fait composé de deux champs, à savoir le numéro du commutateur de l'appelant et un numéro de communication (référence de la communication) attribué par le commutateur de l'appelant. L'ensemble de ces deux informations constitue une clé unique utilisée
dans tous les messages pour savoir quelle communication est concernée.
Champ de commutateur destinataire: il indique le commutateur de destination. Un commutateur qui reçoit le message mais ne se reconnaît pas
comme destinataire relaie le message.
Champ de numéro de canal affecté: il indique quel numéro de canal de communication (de 1 à 31) a été affecté par le commutateur précédent. Ce champ est le seul que peuvent modifier les commutateurs servant de relais. Il n'est utilisé
que dans les premiers messages qui initialisent la communication.
Champ de numéro de poste demandé: il n'est utilisé que dans le premier
message envoyé et comporte le numéro du poste que l'on veut joindre.
Champ de numéro de poste demandeur: le numéro du demandeur est transmis systématiquement pour qu'il puisse être éventuellement vérifié par le commutateur d'arrivée dans le cas de nouveaux services (tel que le "filtrage en arrivée"). Champ de fin: il indique la fin du message. Il est par exemple composé de
deux octets (FF en ASCII).
On peut par ailleurs regrouper les messages de signalisation en trois catégories: les messages de l'appelant vers l'appelé (ou "messages en avant"), les messages de l'appelé vers l'appelant (ou "messages en arrière"), et les messages de libération des ressources suite à des fins ou échecs de communication. Les commutateurs utilisent par exemple un jeu restreint de neuf messages
de signalisation, qui sont présentés ci-dessous.
Message n 1: message indiquant une initialisation d'une communication distante (inter-commutateurs). Il est émis par le commutateur du demandeur. Il contient notamment le numéro de canal sur l'anneau que le commutateur va utiliser pour la communication, le numéro du poste appelé et le numéro du poste demandeur.
Message n 2: message d'ordre de passage en sonnerie du poste demandé.
Message n 3: message "en arrière" indiquant que le demandé est libre et
autorisé à recevoir des appels.
Message n 4: message "en arrière" indiquant que le demandé vient de
décrocher. Ce message doit déclencher la connexion demandeur-demandé.
Message n 5: message de raccrochage d'un poste (message "en avant" ou "en arrière"). Il peut être envoyé à tout moment au cours de l'établissement d'une communication ou pendant une conversation. Il doit être traité par les
commutateurs concernés par le champ de référence de la communication.
Message n 6: message "en arrière" indiquant que le poste du demandé est occupé et/ou interdit en arrivé. Ce message doit libérer les ressources matérielles et
logicielles engagées.
Message n 7: message "en arrière" indiquant que le numéro demandé n'existe pas (cas de faux numéros). Ce message doit libérer les ressources
matérielles et logicielles engagées.
Message n 8: message indiquant qu'il n'y a pas de canal de
communication disponible sur l'anneau (éventualité peu probable).
Message n 9: message indiquant que l'anneau est rompu. Il est envoyé par le commutateur de l'appelant dans le cas o le commutateur ayant émis le message n 1 n'a pas obtenu de réponse ou n'a pas vu revenir son message après
un temps paramétrable, fixé par exemple à deux secondes.
On présente maintenant successivement plusieurs types de serveurs spécialisés 7 à 9 (voir le synoptique de la figure 1) pouvant être compris dans le réseau de gestion (réseau Intemrnet dans l'exemple discuté ci-dessus) et pouvant par conséquent communiquer avec les organes de pilotages (micro-ordinateurs par exemple) des commutateurs du réseau commuté. Il est clair que seulement certains de ces types de serveurs spécialisés peuvent être mis en oeuvre. De même,
plusieurs serveurs spécialisés du même type peuvent être mis en oeuvre.
Un premier type de serveur spécialisé 7 permet à un opérateur (par exemple un administrateur du réseau de gestion) de télé-reconfigurer au moins partiellement les circuits logiques reconfigurables des commutateurs 11 à 14. Pour cela, ce premier type de serveur 7 comprend des moyens 71 de transmission à un ou plusieurs organe(s) de pilotage 3 1, via le réseau de gestion, d'une commande de reconfiguration du circuit logique reconfigurable. Lorsqu'il reçoit cette commande, l'organe de pilotage effectue la reconfiguration demandée en fonction d'informations de reconfiguration (par exemple un fichier de paramétrage d'un FPGA) stockées dans des moyens de stockage auxquels il a accès (par exemple un disque dur 50 compris dans l'organe de pilotage). On rappelle que la reconfiguration effectuée par 1' organe de pilotage consiste à recharger un nouveau fichier de paramétrage (ou à modifier un fichier de paramétrage existant) dans un circuit logique reconfigurable, de façon à modifier les fonctions matérielles
assurées par ce dernier.
Si le fichier de paramétrage n'est pas déjà stocké dans le disque dur 50 de l'organe de pilotage 3 1, le premier serveur spécialisé 7 peut comprendre des moyens 72 de téléchargement de ce fichier, via le réseau de gestion, dans le disque dur 50 de l'organe de commande. Le téléchargement précède l'envoi de la
commande reconfiguration.
Chaque organe de pilotage peut en outre comprendre des moyens 51 de modification de l'exécution de son programme (ou logiciel), après réception et exécution de la commande de reconfiguration. Par exemple, si la commande de reconfiguration vise à faire assurer de nouvelles fonctions par le circuit logique reconfigurable afin que le commutateur puisse offrir un nouveau service de télécommunication, alors l'organe de commande peut modifier son exécution de façon à assurer de nouvelles fonctions logicielles nécessaires elles aussi au nouveau service. Lors de son exécution, le programme de l'organe de pilotage utilise par exemple une table d'activation/désactivation de services de télécommunication. Ainsi, seules les fonctions logicielles associées aux services activés sont effectivement assurées par l'organe de pilotage, lors de l'exécution de
son programme.
Un second type de serveur spécialisé 8, ou PCS (pour "Point de Commande de Service" dans la terminologie de 'UIT) permet d'offrir au moins un service supplémentaire à chaque commutateur 11 à 14 qui s'y connecte via le réseau de gestion. Le contenu et le fonctionnement d'un PCS, bien connus de
l'homme du métier, ne sont pas décrits en détail dans la présente description. On
notera simplement que, dans le cas présent, chaque PCS possède des programmes et des données correspondant à un ou plusieurs services commutés pouvant être demandés par les commutateurs du réseau pédagogique (libre appel ou "numéro vert", authentification d'abonné,... ). En outre, chaque PCS peut éventuellement coopérer avec une ou plusieurs bases de données de service. Il peut y avoir un
PCS par service.
On notera qu'un PCS intègre les moyens constitutifs du premier serveur spécialisé, si le service supplémentaire qu'il offre nécessite une reconfiguration du FPGA, de façon à ajouter dans le FPGA une ou plusieurs fonction(s) matérielle(s) supplémentaire(s). Un troisième type de serveur spécialisé 9 permet de substituer un nouveau programme (logiciel) à un programme courant exécuté par un ou plusieurs organe(s) de pilotage. A cet effet, ce troisième type de serveur spécialisé 9 comprend: - des moyens 91 de téléchargement du nouveau programme, via le réseau de gestion, dans des moyens 50 de stockage compris dans l'organe de commande; - des moyens 92 de transmission à l'organe de commande, via le réseau de gestion, d'une commande de substitution du nouveau programme au
programme courant.
Claims (22)
1. Plate-forme pédagogique de réseau commuté, du type destinée à l'enseignement et/ou à la recherche, caractérisée en ce qu'elle comprend: - au moins deux commutateurs (11 à 14); - au moins une première ligne de transmission (4), permettant d'interconnecter lesdits commutateurs pour former un premier réseau, dit réseau téléphonique commuté; et en ce que chaque commutateur comprend: - au moins un équipement d'abonné (211 à 214); - au moins un circuit logique reconfigurable (23), connecté audit au moins un équipement d'abonné et permettant d'assurer des fonctions matérielles, telles que notamment des fonctions de commutation; - des premiers moyens (24) de connexion, permettant de connecter ledit circuit logique reconfigurable (23) à ladite au moins une première ligne de transmission (4) dudit réseau téléphonique commuté; - un organe de pilotage (3 1) dudit commutateur, permettant d'assurer des fonctions logicielles, telles que notamment des fonctions de traitement des communications, des fonctions d'administration et des fonctions de reconfiguration dudit circuit logique reconfigurable; - des seconds moyens (25) de connexion, permettant de connecter ledit
circuit logique reconfigurable (23) audit organe de pilotage.
2. Plate-forme selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend en outre au moins une seconde ligne de transmission (5), permettant d'interconnecter lesdits organes de pilotage (31) desdits commutateurs (11 à 14) pour former un second réseau, dit réseau de gestion dudit réseau téléphonique commuté, et en ce que chaque organe de pilotage comprend en outre des troisièmes moyens (6) de connexion, permettant de connecter ledit organe de pilotage à ladite au
moins une seconde ligne de transmission dudit réseau de gestion.
3. Plate-forme selon la revendication 2, caractérisée en ce que ledit réseau de
gestion est un réseau de type Internet.
4. Plate-forme selon l'une quelconque des revendications 2 et 3, caractérisée
en ce que ledit réseau de gestion comprend également au moins un premier serveur spécialisé (7), permettant de reconfigurer au moins partiellement le circuit logique reconfigurable (23) d'au moins un desdits commutateurs (11 à 14), de façon à ajouter et/ou supprimer au moins une fonction matérielle assurée par le circuit logique reconfigurable, ledit premier serveur spécialisé comprenant des moyens (71) de transmission à l'organe de pilotage dudit commutateur, via ledit réseau de gestion, d'une commande de reconfiguration au moins partielle dudit circuit logique reconfigurable en fonction d'informations de reconfiguration stockées
dans des moyens (50) de stockage accessibles par ledit organe de commande.
5. Plate-forme selon la revendication 4, caractérisée en ce que ledit organe de pilotage comprend des moyens (51) de modification de l'exécution de son programme, après réception et exécution de ladite commande de reconfiguration au moins partielle dudit circuit logique reconfigurable, de façon que l'organe de pilotage adapte l'exécution dudit programme en fonction de ladite reconfiguration, en ajoutant et/ou supprimant au moins une fonction logicielle assurée par l'organe
de pilotage.
6. Plate-forme selon l'une quelconque des revendications 4 et 5, caractérisée
en ce que ledit premier serveur spécialisé (7) comprend des moyens (72) de téléchargement desdites informations de reconfiguration, via ledit réseau de gestion, dans lesdits moyens (50) de stockage compris dans l'organe de commande.
7. Plate-forme selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisée
en ce que ledit réseau de gestion comprend également au moins un second serveur spécialisé (8), permettant d'offrir au moins un service supplémentaire à au moins un desdits commutateurs (11 à 14) qui se connecte audit second serveur spécialisé
via ledit réseau de gestion.
8. Plate-forme selon la revendication 7, caractérisée en ce que ledit second serveur spécialisé (8) intègre également les moyens constitutifs dudit premier serveur spécialisé (7), dans le cas o ledit au moins un service supplémentaire offert par ledit second serveur spécialisé nécessite une reconfiguration, telle que mise en oeuvre par ledit premier serveur spécialisé, du circuit logique reconfigurable, de façon à ajouter dans le circuit logique reconfigurable au moins
une fonction matérielle supplémentaire.
9. Plate-forme selon l'une quelconque des revendications 2 à 8, caractérisée
en ce que ledit réseau de gestion comprend également au moins un troisième serveur spécialisé (9), permettant de substituer un nouveau programme à un programme courant exécuté par l'organe de pilotage (31) d'au moins un desdits commutateurs, ledit troisième serveur spécialisé comprenant: - des moyens (91) de téléchargement dudit nouveau programme, via ledit réseau de gestion, dans des moyens (50) de stockage compris dans l'organe de commande; - des moyens (92) de transmission à l'organe de commande, via ledit réseau de gestion, d'une commande de substitution dudit nouveau programme
audit programme courant.
10. Plate-forme selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisée
en ce que lesdits organes de pilotage (3 1) sont des micro-ordinateurs.
1 1. Plate-forme selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisée
en ce que ledit circuit logique reconfigurable (23) compris dans chaque
commutateur est un réseau logique reconfigurable (FPGA) au moins partiellement.
12. Plate-forme selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisée
en ce que chaque commutateur (1 1 à 14) possède sa propre horloge, comprise dans
ledit circuit logique reconfigurable (23).
13. Plate-forme selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisée
en ce que ladite au moins une première ligne de transmission (4), permettant d'interconnecter lesdits commutateurs et former ledit réseau téléphonique
commuté, présente une topologie en anneau.
14. Plate-forme selon la revendication 13, caractérisée en ce que ledit anneau est réalisé sur des supports appartenant au groupe comprenant: les supports
métalliques, les supports optiques et les supports hertziens.
15. Plate-forme selon l'une quelconque des revendications 13 et 14
caractérisée en ce que ledit anneau porte au moins un multiplex regroupant d'une part N canaux de communication et d'autre part au moins un canal de signalisation, lesdits commutateurs échangeant des messages de signalisation sur
ledit canal de signalisation.
16. Plate-forme selon la revendication 15, caractérisée en ce que lesdits commutateurs utilisent un jeu restreint de types de message de signalisation, comprenant au moins certains des messages de signalisation appartenant au groupe comprenant: - un message indiquant une initialisation d'une communication distante; - un message indiquant un passage en sonnerie du poste demandé; - un message indiquant que le demandé est libre et autorisé à recevoir des appels; - un message indiquant que le demandé vient de décrocher; - un message de raccrochage d'un poste; - un message indiquant que le poste du demandé est occupé et/ou interdit en arrivé; - un message indiquant que le numéro demandé n'existe pas; - un message indiquant qu'il n'y a pas de canal de communication disponible sur l'anneau;
- un message indiquant que l'anneau est rompu.
17. Plate-forme selon l'une quelconque des revendications 15 et 16,
caractérisée en ce que l'ensemble desdits messages de signalisation présentent une même structure, composée d'une pluralité de champs, pertinents ou non selon le
type de message.
18. Plate-forme selon la revendication 17, caractérisée en ce que ladite pluralité de champs comprend: - un champ d'en-tête; - un champ de type de message reçu; - un champ d'identificateur de la communication; - un champ de commutateur desfinataire; - un champ de numéro de canal affecté; - un champ de numéro de poste demandé; - un champ de numéro de poste demandeur;
- un champ de fin.
19. Plate-forme selon l'une quelconque des revendications 15 à 18,
caractérisée en ce que lesdits messages de signalisation comprennent des informations codées en mode caractère, de façon qu'un analyseur de liaison
permette de visualiser en clair lesdits messages de signalisation.
20. Commutateur pédagogique (11 à 14), du type destiné à l'enseignement et/ou à la recherche, caractérisé en ce qu'il comprend: - au moins un équipement d'abonné (21 à 24); - au moins un circuit logique reconfigurable (23), connecté audit au moins un équipement d'abonné et permettant d'assurer des fonctions matérielles, telles que notamment des fonctions de commutation; - un organe de pilotage (3 1) dudit commutateur, permettant d'assurer des fonctions logicielles, telles que notamment des fonctions de traitement des communications, des fonctions d'administration et des fonctions de reconfiguration dudit circuit logique reconfigurable; - des premiers moyens (25) de connexion, permettant de connecter ledit
circuit logique reconfigurable audit organe de pilotage.
21. Commutateur selon la revendication 20, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des seconds moyens (24) de connexion, permettant de connecter ledit circuit logique reconfigurable à au moins une première ligne de transmission (4), ladite au moins une première ligne de transmission permettant d'interconnecter ledit commutateur à au moins un autre commutateur, pour former un premier
réseau, dit réseau téléphonique commuté.
22. Commutateur selon la revendication 21, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des troisièmes moyens (6) de connexion, permettant de connecter ledit organe de pilotage à au moins une seconde ligne de transmission (5), ladite au moins une seconde ligne de transmission permettant d'interconnecter ledit organe de pilotage à au moins un autre organe de pilotage, pour former un second réseau,
dit réseau de gestion dudit réseau téléphonique commuté.
23. Dispositif (21) de support des fonctions matérielles d'un commutateur pédagogique (11) destiné à l'enseignement et/ou à la recherche, ledit dispositif étant du type destiné à coopérer avec un organe de pilotage (31) pour former ledit commutateur pédagogique (11), caractérisé en ce qu'il comprend: - au moins un équipement d'abonné (21 à 24); - au moins un circuit logique reconfigurable (23), connecté audit au moins un équipement d'abonné et permettant d'assurer des fonctions matérielles, telles que notanmment des fonctions de commutation; - des premiers moyens (25) de connexion, permettant de connecter ledit circuit logique reconfigurable (23) audit organe de pilotage (31), ledit organe de pilotage permettant d'assurer des fonctions logicielles, telles que notamment des fonctions de traitement des communications, des fonctions d'administration et des fonctions de reconfiguration dudit circuit logique reconfigurable.
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| FR9810263A FR2782221B1 (fr) | 1998-08-05 | 1998-08-05 | Plate-forme pedagogique reconfigurable de reseau commute, commutateur pedagogique et dispositif de support des fonctions materielles correspondants |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9810263A FR2782221B1 (fr) | 1998-08-05 | 1998-08-05 | Plate-forme pedagogique reconfigurable de reseau commute, commutateur pedagogique et dispositif de support des fonctions materielles correspondants |
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| FR2782221A1 true FR2782221A1 (fr) | 2000-02-11 |
| FR2782221B1 FR2782221B1 (fr) | 2000-11-10 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| FR9810263A Expired - Fee Related FR2782221B1 (fr) | 1998-08-05 | 1998-08-05 | Plate-forme pedagogique reconfigurable de reseau commute, commutateur pedagogique et dispositif de support des fonctions materielles correspondants |
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1998
- 1998-08-05 FR FR9810263A patent/FR2782221B1/fr not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2782221B1 (fr) | 2000-11-10 |
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