FR3127352A1 - Dispositif de gestion temporelle de transfert de trames de données d’un émetteur vers au moins un récepteur - Google Patents
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Abstract
Le dispositif de gestion temporelle (4) de transfert de trames de données issues d’un émetteur (2) vers un récepteur (3), chaque trame de données ayant un premier ou un deuxième niveau de criticité, comprend : - des moyens d’acquisition (5) aptes à recevoir les trames de données ; - des moyens de sélection (6) aptes à identifier le niveau de criticité de chaque trame de données et, - des moyens de calcul (7) aptes à recevoir la trame de données de deuxième niveau de criticité et comprenant : - un premier étage de calcul (8) apte à associer à chaque trame de données une valeur de qualité de service prédéterminée et, - un deuxième étage de calcul (9) apte à positionner temporellement la trame de données en fonction de la taille de trame de données de premier niveau de criticité et de la taille du canal d’émission. Figure pour l’abrégé : Fig 1
Description
La présente invention concerne le transfert de données, et se rapporte plus particulièrement aux passerelles physiques d’échange de données destinées à être embarquées à bord de tels aéronefs.
Techniques antérieures
Les réseaux de données d’aéronef (ADN pour « Aircraft Data Networks » en anglais) ont connu un grand essor lors de la dernière décennie suite à l’électrification et à la numérisation progressive des composants de l’aéronef.
Le nombre de systèmes avioniques électroniques par aéronef a alors augmenté, ce qui complexifie les réseaux de raccordement dans un tel écosystème.
Pour réduire ces câblages qui représentent un poids considérable pour l’aéronef, des protocoles de bus de données ont été élaborés par les constructeurs aéronautiques.
Ces protocoles permettent en outre de simplifier la conception et la maintenance de l’aéronef.
A titre d’exemple, la spécification ARINC (pour « Aeronautical Radio Incorporated » selon le vocable anglosaxon) 664 et en particulier ARNIC Part 7 (A664P7) propose des normes recommandées de mise en réseau des données.
Plus particulièrement, ladite spécification propose d’utiliser des dispositifs tels que des commutateurs, des ponts et des routeurs, et indique leur intégration dans une architecture embarquée à bord de l’aéronef.
Ainsi, lorsque de tels dispositifs sont installés dans une topologie de réseau définie, ils assurent un transfert de données efficace et répondent aux performances requises.
Il est à noter que ces données sont généralement d’un premier ou d’un deuxième niveau de criticité, le deuxième niveau étant inférieur au premier niveau de criticité.
L’émission incomplète d’une trame de données de premier niveau de criticité peut avoir un impact sur la sureté de fonctionnement d’un ou des systèmes avioniques traitant les informations transportées, par exemple et non limitativement des informations d’altitude, de vitesse verticale, d’angle d’attaque, de pression statique, de températures, de niveau de kérosène, de températures, de position ; toutes les données et informations intervenant dans la gestion du vol d’un avion.
Il est donc important de leur allouer, afin de garantir leurs échéances temporelles strictes, un espace mémoire et temporel dans le canal d’émission de données en pré-réservant des ressources et en pré-établissant l’organisation temporelle des émissions.
Quant aux données de deuxième niveau de criticité, par exemple et de manière non limitative des données de téléchargement, de maintenance, d’instrumentation, de surveillance, leur émission s’effectue selon une approche « best effort » où la seule garantie du réseau est de faire au mieux pour les transmettre. Des ressources ne sont pas pré-réservées pour les données de deuxième niveau de criticité et l’organisation temporelle des émissions n’est pas pré-établie de sorte que les échéances temporelles sont plus larges et moins certaines que pour les données de premier niveau de criticité.
Toutefois, de tels raccordements sont configurés pour réaliser la transmission de trames de données d’un seul niveau de criticité défini.
Autrement dit, les données de premier et de deuxième niveau de criticité ne peuvent pas cohabiter dans un même canal d’émission.
Ainsi, il est proposé d’utiliser un premier canal d’émission dédié aux trames de données de premier niveau de criticité et un deuxième canal d’émission dédié uniquement à la transmission de données de deuxième niveau de criticité.
Les deux canaux sont alors distincts et ne communiquent pas entre eux, ce qui nécessite d’intégrer audit réseau une série de commutateurs afin de sélectionner le canal adéquat en fonction du niveau de criticité de la donnée à transmettre.
L’architecture matérielle est donc plus encombrante et lourde alors que l’une des priorités des constructeurs aéronautiques est d’alléger l’appareil.
De plus, l’architecture logicielle du réseau est complexifiée, notamment pour assurer le contrôle les commutateurs.
Il existe donc un besoin de garantir la transmission des trames de données de premier et de deuxième niveau de criticité sans augmenter le poids de l’appareil ni l’encombrer davantage.
Au vu de ce qui précède, l’invention a donc pour objet, selon un premier aspect, un dispositif de gestion temporelle de transfert de trames de données issues d’au moins un émetteur vers au moins un récepteur, chaque trame de données ayant un premier ou un deuxième niveau de criticité et partageant un canal d’émission commun, le premier niveau de criticité étant supérieur au deuxième niveau de criticité.
Le dispositif comprend :
- des moyens d’acquisition aptes à recevoir les trames de données dudit au moins un émetteur ;
- des moyens de sélection aptes à identifier le niveau de criticité de chaque trame de données reçue par les moyens d’acquisition et,
- des moyens de calcul aptes à recevoir uniquement la trame de données de deuxième niveau de criticité et comprenant :
- un premier étage de calcul apte à associer à chaque trame de données reçue une valeur de qualité de service prédéterminée et,
- un deuxième étage de calcul apte à positionner temporellement la trame de données en fonction de la taille de trame de données de premier niveau de criticité et de la taille du canal d’émission.
En d’autres termes, il s’agit d’un dispositif permettant l’émission de données sur deux plans logiques qui partagent le même plan physique, autrement dit, les mêmes ressources physiques de communication de données.
Par ailleurs, il est à noter que la valeur de qualité de service peut être fournie directement par la requête d’émission de données ou bien par un tableau de correspondance configurable pour chaque équipement émetteur (« QoS Translation Table » selon le vocable anglosaxon) entre la valeur de qualité de qualité de service et le type de service (TOS pour « Type of Service » en anglais dans le cas de l’utilisation du protocole IPv4).
De préférence, le premier étage de calcul est en outre configuré pour sélectionner la prochaine trame de deuxième niveau de criticité suivant la valeur de la qualité de service associée en fonction d’une loi de gestion des qualités de services.
Avantageusement, le deuxième étage de calcul comporte :
- des moyens de contrôle aptes à vérifier la présence de la trame de données de premier niveau de criticité et,
- des moyens d’évaluation aptes à déterminer une taille optimale de la trame de données de deuxième niveau de criticité de manière à ne pas interrompre ou décaler temporellement la transmission complète de la trame de données de premier niveau de criticité.
Déterminer la taille optimale de la trame de données ou de chaque fragment de ladite trame permet de ne pas perturber l’émission d’une trame de données de premier niveau de criticité tout en utilisant au maximum l’espace disponible dans le canal d’émission.
Préférentiellement, les moyens d’évaluation sont configurés pour :
- émettre au moins une partie de la trame de données de deuxième niveau de criticité en cas d’absence de la trame de données de premier niveau de criticité dans le canal d’émission et,
- en cas de présence d’au moins une partie de la trame de premier niveau de criticité dans le canal d’émission, mettre en attente la transmission d’au moins une partie de la trame de données de deuxième niveau de criticité jusqu’à l’envoi de l’ensemble des données de la trame de premier niveau de criticité.
De préférence, au moins l’un des moyens du dispositif est sous forme d’un réseau logique de cellules programmables.
Un tel réseau, qui comprend des circuits composés de cellules logiques élémentaires librement assemblables, est communément nommés FPGA (pour « Field-Programmable Gate Array » en anglais).
Comme les cellules sont connectées de manière généralement réversible par programmation, il est alors possible de minimiser le nombre de fonctions actives et ainsi réduire, voire éliminer, les failles de sécurité potentielles lorsque le transfert de données est mis en œuvre.
L’invention a encore pour objet un circuit électronique embarqué comprenant un dispositif de gestion temporelle de transfert de trames de données tel que défini ci-dessus.
L’invention a encore pour objet un aéronef comprenant au moins un circuit électronique embarqué tel que défini ci-dessus.
L’invention a également pour objet un procédé de gestion temporelle de transfert de trames de données issues d’au moins un émetteur vers au moins un récepteur, chaque trame de données ayant un premier ou un deuxième niveau de criticité et partageant un canal d’émission commun, le premier niveau de criticité étant supérieur au deuxième niveau de criticité.
Le procédé comprend :
- une étape de réception des trames de données dudit au moins un émetteur ;
- une étape d’identification du niveau de criticité de chaque trame de donnée reçue ;
- une étape d’association d’une valeur de qualité de service prédéterminée à chaque trame de données de deuxième niveau de criticité uniquement et,
- une étape de positionnement temporel de ladite trame de données de niveau de deuxième niveau de criticité en fonction de la taille de la trame de données de premier niveau de criticité et de la taille du canal d’émission.
De préférence, le procédé comprend en outre une étape de sélection suivant la valeur de la qualité de service et suivant une loi de gestion des qualités de services, de la prochaine trame de deuxième niveau de criticité à émettre.
Avantageusement, le positionnement temporel comprend :
- une étape de vérification de la présence de la trame de données de premier niveau de criticité et,
- une étape d’évaluation de la taille optimale de la trame de données de deuxième niveau de criticité de manière à ne pas interrompre ou décaler temporellement la transmission complète de la trame de données de premier niveau de criticité.
De préférence, l’évaluation comprend :
- une étape d’émission d’au moins une partie de la trame de données de deuxième niveau de criticité en cas d’absence de la trame de données de premier niveau de criticité dans le canal d’émission et,
- en cas de présence d’au moins une partie de la trame de premier niveau de criticité dans le canal d’émission, une mise en attente de la transmission d’au moins une partie de la trame de données de deuxième niveau de criticité jusqu’à l’envoi de l’ensemble des données de la trame de premier niveau de criticité.
L’invention a encore pour objet un programme d’ordinateur comprenant des instructions qui, lorsque le programme est exécuté par un ordinateur, conduisent celui-ci à mettre en œuvre les étapes du procédé de gestion temporelle de transfert de trames de données tel que défini ci-dessus.
D’autres buts, caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description suivante, donnée uniquement à titre d’exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels :
Exposé détaillé d’au moins un mode de réalisation de l’invention
Sur la est représentée une passerelle physique de communication 1 (ou unité de raccordement) entre un premier système électronique 2, un deuxième système électronique 3 et un troisième système électronique 13 par l’intermédiaire d’un réseau de communication 12.
De tels systèmes électroniques 2, 3 et 13 sont tous les trois embarqués à bord d’un aéronef. Il s’agit alors de systèmes électroniques internes.
Le premier système électronique 2 peut être un calculateur avionique apte à calculer la vitesse de l’aéronef. Il est dans ce cas raccordé à l’un des écrans du cockpit pour afficher ladite vitesse par l’intermédiaire du réseau de communication 12. Ledit écran représente alors le deuxième système électronique 3.
Les trames de données ou messages envoyés sont ici de premier niveau de criticité et sont donc susceptibles d’altérer l’intégrité des informations affichées par le deuxième système 3 et d’impacter la gestion du vol de l’aéronef.
Un message est un ensemble cohérent de données fourni par un émetteur, par exemple le premier système électronique 2.
Le message est transféré sur le réseau de communication 12 sous la forme d’une ou plusieurs trames.
Le troisième système 13 peut être un système central de maintenance.
Lorsque le premier système électronique 2 envoie des trames de données de maintenance au troisième système 13, par exemple le dernier état de surveillance du fonctionnement de l’unité de raccordement 1 ou le résultat de tests ou d’acquisition régulière de la version d’application exécutée sur le deuxième système 3, de telles données sont d’un deuxième niveau de criticité inférieur au premier niveau de criticité.
La non mise à disposition d’une partie de ces données n’est donc pas susceptible d’impacter la gestion du vol ou le vol de l’aéronef.
Afin de transmettre les trames de données de premier niveau et de deuxième niveau par un même canal d’émission, il est proposé d’intégrer à l’intérieur de l’unité de raccordement 1, un dispositif 4 de gestion temporelle de transfert de trames de données entre le premier système électronique 2, le deuxième système électronique 3 et le troisième système électronique 13.
Un tel dispositif 4 peut alors être intégré dans un circuit électronique embarqué et est destiné à permettre la cohabitation de trames de données ayant des niveaux de criticité hétérogènes dans l’unité de raccordement 1.
A cet effet, le dispositif 4 comprend des moyens d’acquisition 5, des moyens de sélection 6 et des moyens de calcul 7.
Plus précisément, les moyens d’acquisition 5 sont aptes à recevoir les trames de données ou messages du premier système électronique 2, ici l’émetteur.
Les moyens d’acquisition 5 sont couplés aux moyens de sélection 6 de manière à recevoir lesdites trames ou messages et ainsi en identifier le niveau de criticité.
Ainsi, lorsque les moyens de sélection 6 reconnaissent une trame de données de deuxième niveau de criticité, ils la transmettent aux moyens de calcul 7.
Plus particulièrement, les moyens de calcul 7 comportent un premier étage de calcul 8 configuré pour associer à chaque trame de données reçue ou message reçu une valeur de qualité de service prédéterminée.
Il est à noter que la valeur de qualité de service peut être fournie directement par la requête d’émission de données ou bien par un tableau de correspondance (« QoS Translation Table » selon le vocable anglosaxon) entre la valeur de qualité de qualité de service et le type de service (TOS pour « Type of Service » en anglais).
Le premier étage de calcul 8 est en outre configuré pour sélectionner la prochaine trame de deuxième niveau de criticité suivant la valeur de la qualité de service associée en fonction d’une loi de gestion des qualités de services.
La loi de gestion des qualités de service peut être prédéfinie ou configurable suivant le canal physique d’émission de l’émetteur.
Les moyens de calcul 7 comportent en outre un deuxième étage de calcul 9 apte à positionner temporellement la trame de données de deuxième niveau de criticité en fonction de la taille de trame de données de premier niveau de criticité et de la taille du canal d’émission.
L’émission d’une trame de données de premier niveau de criticité n’est alors pas perturbée par les trames de données de deuxième niveau.
A cet effet, le deuxième étage de calcul 9 comporte des moyens de contrôle 10 et des moyens d’évaluation 11.
De tels moyens de contrôle 10 sont configurés pour vérifier la présence de la trame de données de premier niveau de criticité dans le canal d’émission ou identifier l’instant de la prochaine émission d’une trame de données de premier niveau de criticité.
Quant aux moyens d’évaluation 11, ils sont aptes à déterminer une taille optimale de la trame de données de deuxième niveau de criticité de manière à ne pas interrompre ou décaler temporellement la transmission complète de la trame de données de premier niveau de criticité.
Ainsi, les moyens d’évaluation 11 sont configurés pour fragmenter la trame de données de deuxième niveau de criticité pour l’émettre en plusieurs parties entre les trames de premier de niveau de criticité.
La fragmentation est par exemple du type fragmentation IPv4 permettant de répartition et l’émission en plusieurs parties de taille disjointes des données de deuxième niveau de criticité ou fragmentation adaptative basée sur la fragmentation IP à adaptation dynamique de taille de fragment.
Les moyens d’évaluation 11 sont alors configurés pour émettre une partie ou toute la trame de données de deuxième niveau de criticité en cas d’absence de la trame de données de premier niveau de criticité dans le canal d’émission.
Toutefois, en cas de présence d’une partie ou de l’ensemble de la trame de premier niveau de criticité dans le canal d’émission, les moyens d’évaluation 11 sont configurés pour mettre en attente la transmission d’au moins une partie de la trame de données de deuxième niveau de criticité jusqu’à l’envoi de l’ensemble des données de la trame de premier niveau de criticité.
On assure donc la cohabitation de trames de données ayant des niveaux de criticité hétérogènes au sein du même canal d’émission.
On se réfère aux figures 2 et 3 qui illustrent un procédé de gestion temporelle de transfert de trames de données mis en œuvre par le dispositif 4.
Le procédé de gestion débute par une étape E1, au cours de laquelle les moyens d’acquisition 5 réceptionnent une trame de données MESS du premier système électronique 2 comportant un identifiant ID du port d’émission du premier système électronique 2 et des données DATA.
A l’étape E2, les moyens de sélection 6 identifient le niveau de criticité de la trame de données reçue MESS en comparant l’identifiant ID à des identifiants prédéfinis correspondant à des données de deuxième niveau de criticité.
Lorsque la trame de données est de deuxième niveau de criticité, les moyens de calcul 7 associent à l’étape E3, via le premier étage de calcul 8, une valeur de qualité de service QoS prédéterminée à la trame de données MESS de deuxième niveau de criticité uniquement délivre la trame MESS-1 comportant la trame MESS et la valeur de qualité de service QoS.
Le deuxième étage de calcul 9, via les moyens d’évaluation 11 fragmentent la trame MESS-1 en trames auxiliaires MESS-11, MESS-12… MESS-N, N étant un entier, chaque trame auxiliaire comprenant des données secondaires DATA-1, DATA-2, DATA-N formant les données DATA et la valeur de qualité de service QoS.
Enfin, à l’étape E4, les moyens de calcul 7 positionnent temporellement, via le deuxième étage de calcul 9, les parties de ladite trame de données de deuxième niveau de criticité en fonction de la taille de la trame de données de premier niveau de criticité et de la taille du canal d’émission.
Comme plusieurs requêtes d’émission de deuxième niveau de criticité peuvent simultanément être présentes dans l’unité de raccordement 1 ayant chacune une valeur de qualité de service, les moyens de calcul 7 sélectionnent suivant la valeur de la qualité de service et suivant la loi de gestion LG des qualités de services, la prochaine trame (ou message) de deuxième niveau de criticité à émettre.
Selon un autre mode de mise en œuvre illustré sur la , la valeur de qualité de service QoS est fournie directement par le tableau de correspondance TAB entre la valeur de qualité de qualité de service QoS et le type de service TOS.
Cela a pour but de ne pas interrompre ou décaler temporellement la transmission complète de la trame de données de premier niveau de criticité.
Claims (12)
- Dispositif de gestion temporelle (4) de transfert de trames de données issues d’au moins un émetteur (2) vers au moins un récepteur (3), chaque trame de données ayant un premier ou un deuxième niveau de criticité et partageant un canal d’émission commun, le premier niveau de criticité étant supérieur au deuxième niveau de criticité, caractérisé en ce que le dispositif (4) comprend :
- des moyens d’acquisition (5) aptes à recevoir les trames de données dudit au moins un émetteur (2) ;
- des moyens de sélection (6) aptes à identifier le niveau de criticité de chaque trame de données reçue par les moyens d’acquisition (5) et,
- des moyens de calcul (7) aptes à recevoir uniquement la trame de données de deuxième niveau de criticité et comprenant :
- un premier étage de calcul (8) apte à associer à chaque trame de données reçue une valeur de qualité de service prédéterminée et,
- un deuxième étage de calcul (9) apte à positionner temporellement la trame de données en fonction de la taille de trame de données de premier niveau de criticité et de la taille du canal d’émission. - Dispositif selon la revendication 1, dans lequel le premier étage de calcul (8) est en outre configuré pour sélectionner la prochaine trame de deuxième niveau de criticité suivant la valeur de la qualité de service associée en fonction d’une loi de gestion des qualités de services.
- Dispositif selon l’une des revendications 1 et 2, dans lequel le deuxième étage de calcul (9) comporte :
- des moyens de contrôle (10) aptes à vérifier la présence de la trame de données de premier niveau de criticité et,
- des moyens d’évaluation (11) aptes à déterminer une taille optimale de la trame de données de deuxième niveau de criticité de manière à ne pas interrompre ou décaler temporellement la transmission complète de la trame de données de premier niveau de criticité. - Dispositif selon la revendication 3, dans lequel les moyens d’évaluation (11) sont configurés pour :
- émettre au moins une partie de la trame de données de deuxième niveau de criticité en cas d’absence de la trame de données de premier niveau de criticité dans le canal d’émission et,
- en cas de présence d’au moins une partie de la trame de premier niveau de criticité dans le canal d’émission, mettre en attente la transmission d’au moins une partie de la trame de données de deuxième niveau de criticité jusqu’à l’envoi de l’ensemble des données de la trame de premier niveau de criticité. - Dispositif selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel au moins l’un de ses moyens est sous forme d’un réseau logique de cellules programmables.
- Circuit électronique embarqué comprenant un dispositif de de gestion temporelle de transfert de trames de données selon l’une quelconque des revendications 1 à 5.
- Aéronef comprend au moins un circuit électronique embarqué selon la revendication 6.
- Procédé de gestion temporelle de transfert de trames de données issues d’au moins un émetteur vers au moins un récepteur, chaque trame de données ayant un premier ou un deuxième niveau de criticité et partageant un canal d’émission commun, le premier niveau de criticité étant supérieur au deuxième niveau de criticité, caractérisé en ce que le procédé comprend :
- une étape de réception (E1) des trames de données dudit au moins un émetteur (2);
- une étape d’identification (E2) du niveau de criticité de chaque trame de données reçue ;
- une étape d’association (E3) d’une valeur de qualité de service prédéterminée à chaque trame de données de deuxième niveau de criticité uniquement et,
- une étape de positionnement (E4) temporel de ladite trame de données de niveau de deuxième niveau de criticité en fonction de la taille de la trame de données de premier niveau de criticité et de la taille du canal d’émission. - Procédé selon la revendication 8, comprenant en outre une étape de sélection suivant la valeur de la qualité de service et suivant une loi de gestion des qualités de services, de la prochaine trame de deuxième niveau de criticité à émettre.
- Procédé selon l’une des revendications 8 ou 9, dans lequel le positionnement temporel (E4) comprend :
- une étape de vérification de la présence de la trame de données de premier niveau de criticité et,
- une étape d’évaluation de la taille optimale de la trame de données de deuxième niveau de criticité de manière à ne pas interrompre ou décaler temporellement la transmission complète de la trame de données de premier niveau de criticité. - Procédé selon la revendication 10, dans lequel l’évaluation comprend :
- une étape d’émission d’au moins une partie de la trame de données de deuxième niveau de criticité en cas d’absence de la trame de données de premier niveau de criticité dans le canal d’émission et,
- en cas de présence d’au moins une partie de la trame de premier niveau de criticité dans le canal d’émission, une mise en attente de la transmission d’au moins une partie de la trame de données de deuxième niveau de criticité jusqu’à l’envoi de l’ensemble des données de la trame de premier niveau de criticité. - Programme d’ordinateur comprenant des instructions qui, lorsque le programme est exécuté par un ordinateur, conduisent celui-ci à mettre en œuvre les étapes du procédé de gestion temporelle de transfert de trames de données selon la revendication 11.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR2110052A FR3127352A1 (fr) | 2021-09-23 | 2021-09-23 | Dispositif de gestion temporelle de transfert de trames de données d’un émetteur vers au moins un récepteur |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR2110052A FR3127352A1 (fr) | 2021-09-23 | 2021-09-23 | Dispositif de gestion temporelle de transfert de trames de données d’un émetteur vers au moins un récepteur |
| FR2110052 | 2021-09-23 |
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| FR3127352A1 true FR3127352A1 (fr) | 2023-03-24 |
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Family Applications (1)
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| FR (1) | FR3127352A1 (fr) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3379793A1 (fr) * | 2017-03-22 | 2018-09-26 | Mitsubishi Electric R&D Centre Europe B.V. | Programmateur de trame asynchrone avec un support efficace pour la fragmentation |
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2021
- 2021-09-23 FR FR2110052A patent/FR3127352A1/fr active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3379793A1 (fr) * | 2017-03-22 | 2018-09-26 | Mitsubishi Electric R&D Centre Europe B.V. | Programmateur de trame asynchrone avec un support efficace pour la fragmentation |
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Effective date: 20230324 |