LU87973A1 - Systeme teleinformatique de commutation de paquets - Google Patents
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Description
SYSTEME TELEINFORMATIQUE DE COMMUTATION DE PAQUETS
DESCRIPTION BÏÏT DE L'INVENTION
La présente invention concerne un système téléinforma tique de commutation de paquets comportant une partie hardware/ et une partie software, le tout constituant un système de génération avancée, multitraitement-multiprocesseur, dont le hut é-vident réside en ce qu'il est équipé d'une structure hardware -et software totalement répartie et présentant une tolérance aux défaillances ou écarts de fonctionnement, qui dispose d'une con figuration souple et d'une gestion à distance par 1'intermédiair re du réseau lui-même et qui parvient à commuter et transmettre une information découpée au préalable en paquets, entre une orl gine et une destination, suivant les différents protocoles spé cifiques,
SECTEUR TECHNIQUE AUQUEL SE RAPPORTE L'INVENTION
Cette invention trouve son application dans le sec--- teur de l'industrie se consacrant aux télécommunications,
M
ETAT DE LA TECHNIQUE
Les différents systèmes de commutation de paquets con nus jusqu'à présent tendent tous à réaliser la commutation de -données ou d'information sous forme de paquets entre une origine et une destination.
On a constaté toutefois que tous les systèmes connus/ jusqu'à présent n'incorporent pas dans le système lui-même les/ différents types de modems de plus grande diffusion existant sur le marché, c'est-à-dire des modems intégrés.
Actuellement on a également constaté que de tels systèmes électroniques de commutation devraient posséder une plus/ grande capacité de commutation de paquets et,en même temps, de connexion de lignes de données permettant d'offrir une meilleure qualité des services.
ϋ*η conséquence de tout ce qui précède, l'exploitation des réseaux constitués en mettant en place un système adéquat/ serait beaucoup plus performante et le coût de configuration -par ligne serait moindre.
Cela permettrait également l'admission d'interfaces -de données I plus grande vitesse, le système pouvant supporter/ une grande variété d'interfaces de niveau physique.
Il s'avère finalement qu'il conviendrait que ce systê me ait une définition., et une mise en oeuvre des niveaux physi__ ques des interfaces de données pour être connecté aux réseaux -de transmission digitale.
Cependant nous n'avons pas connaissance jusqu'à pré__ sent que les systèmes électroniques de commutation de paquets - existant à l'heure çctuelle sur le marché soient dotés des ca__ ractéristiques qui viennent d'être mentionnées comme étant ap__ propriées.
DESCRIPTION DE L'INVENTION
Le système téléinformatique de commutation de paquets que propose l'invention constitue une solution efficace pour a-méliorer les performances d'autres systèmes téléinformatiques -de commutation de paquets existant à l'heure actuelle, en ce qui concerne la capacité tant de commutation de paquets en soi que/ de connexion de lignes et également du point de vue de la quali^ tl du service, du prix de revient, de l'exploitation des réssaux de données, de la vitesse et de la définition des interfaces de données, de la souplesse ou flexibilité d'adaptation aux différents réseaux de données et de la mise en place de nouveaux ser vices et de multiples facilités «
Le système téléinformatique de commutation de paquets qui va être décrit ci-après est fondamentalement constitué d' -une partie hardware et d'une autre partie software, soit en syn thèse un système de génération avancée et performante, multi-— traitement/multiprocesseur, dont la structure hardware et software est totalement distribuée et présente une tolérance aux d£ falliances ou écarts de fonctionnement, d'une configuration sou pie et dont la gestion peut être effectuée à distance par l'intermédiaire du réseau lui-même.
Le hardware comporte : - Le central du r!seau0 - Le centre de contrôle.
- Les terminaux d'exploitation.
jr
Le central du réseau réalise la fonction de commuta— tion de paquets en permettant une grande concentration de li--- gnes à petite vitesse et la connexion aux différents types de -réseaux suivants: 1.- Au réseau téléphonique commuté soit directement - soit par modem.
2c- Au réseau IHERMIC directement, au moyen de lignes I grande et très grande vitesse.
3·“ A d'autres réseaux de commutation de paquets, au/ moyen des lignes spécialisées concernées.
Il permet aussi la connexion directe d'abonnés, -au moyen des lignes concernées, ainsi que la mise en place des/ éléments requis en vue de la connexion â de futurs types de réseaux au fur et à mesure où ceux-ci feront leur apparition sur le marché.
En ce qui concerne le central du réseau, nous pouvons distinguer trois parties parfaitement différenciées: A. - Le réseau de connexion.
B. - Les unités de traitement.
C·- La voie d'interconnexion locale.
La voie d'interconnexion locale consiste en un bus série comportant trois parties:
Cl.- Une partie pour la distribution du aignal d'horloge.
j* C2.- Une autre partie pour la transmission de données des éléments de l'unité de traitement à celle de connexion.
C3.- Et une troisième partie pour la transmission de/ données du réseau de connexion aux éléments de l'unité de traitement.
Les unités de traitement sont constituées physique--- ment d'un ensemble d'éléments interconnectés les uns aux autres st a un élément du réseau de connexion, grâce à la voie d'inter connexion localee lia communication entre les différents éléments d' une unité de traitement, et entre ces derniers et ceux d'autres unji tés de traitement, se fait au moyen de la voie d'interconnexion susmentionnée.
Le système comporte trois types d'unités de traite-— ment qui se différencient les unes des autres par la fonction -qu'elles remplissent: - Les unités de commutation de paquets, qui accomplis sent lg fonction de commutation de paquets et prennent en charge les lignes externes de données ou d'information, - Les unités de contrôle et de supervision, qui remplissent des fonctions de contrôle central du système telles que le stockage massif sur disque, la communication avec le cen tre de contrôle dans le cadre de fonctions d'exploitation et au tres, - Les unités de commutation et de contrôle qui rem--- plissent les fonctions de commutation de paquets et de contrôle central du système, ce genre d'unités de traitement s'avérant - utiles pour prendre en charge un nombre de lignes réduit.
Le réseau de connexion comportefen ce qui le concerne ,un nombre variable d'éléments de réseau, tous interconnectés les uns aux autres, directement et par l'intermédiaire des au— tres, en constituant une grille plate qui, tout en permettant -une croissance uniforme, ménage des voies alternatives entre deux éléments quelconques du réseau.
Quant au centre de contrôle, il est constitué d'un - ordinateur ou plus, en fonction de la capacité requise, ainsi/ que des périphériques nécessaires,tels que console ou dispositifs de basculage, qui garantissent la portativité du software développé par ledit centre de contrôles C est dans le centre de contrôle que sont accomplies les fonctions d'exploitation et que sont menés à bien le con— trole et le traitement de l'information concernant la gestion/ ©t la maintenance du système.
Pour ce qui est des terminaux d'exploitation, ils sont constitués par des ordinateurs doués d'une capacité de traitement, avec un écran qui rend possible la représentation/ graphique en couleur, une souris et des périphériques qui font que l'exploitation du système soit plus performante0
Les terminaux d'exploitation peuvent être locaux ou/ à distance, via le réseau de connexion, du centre de contrôle.
Le software du système met en oeuvre les fonctions -de ce dernier et comporte: - Le software de base.
- Le software d'application.
jr - Le software d'exploitation.
Le software de base fournit au software d'applica—-tion un environnement de machine virtuelle en l'isolant au maximum du hardware, c'est-â-dire en faisant que, du point de vue du software d'application, le système soit un unique pro— cesseur sans défaillances, sans limitations en ce qui concerne les mémoires, doué d'une capacité de traitement illimitée, ^ o f # * ·
Le software d'application a pour mission spécifique de mettre en oeuvre les fonctions du système, ce qui revient/ I dire: - La commutation de paquets.
" La mise en oeuvre des protocoles de communica---- tions.
- Les fonctions d'exploitation, “ Etc.,etc,..
En ce qui concerne le software d'exploitation, il -permet de superviser et d'administrer ou gérer le système et/ le réseau qui lui est associé grâce à l'accomplissement des -fonctions suivantes: - Communication entre applications, indépendamment/ de leur localisation physique.
- Mise en oeuvre des mesures concernant le trafic -et la qualité du service.
- Gestion des données du réseau d'exploitation.
* - Etablissement et libération de circuits virtuels.
ί - Etablissement et libération de services pour la -communication entre applications résidant dans différents é— quipements du système.
- Transformation de données en vue d'assurer l'ind£ pendance entre fonctions résidant dans différents équipements du système.
Le software du système est organisé à l'aide de techniques d'abstraction des ressources et de regroupement en couches dans le cadre desquelles la capacité opérationnelle -des composants de chaque couche est définie par son interface avec la couche supérieure par l'intermédiaire duquel elle a -accès aux ressources abstraites que ladite couche inférieure/ élabore et présente.
Il existe deux couches dans le software du système: - L'une au niveau bas.
- L'autre au niveau élevé.
Le software au bas niveau a pour but l'élaboration/ des ressources abstraites utilisées par le software au niveau elevé et, pour ce faire, il utilise les ressources ohysiques/ qu'offre le hardware.
Le hardware offre au software au niveau élevé les -ressources suivantes: - La communication entre composantes au niveau élevé.
- L'accès* aux processeurs en vue de l'exécution des programmes au niveau élevé.
- L'accès aux dispositifs périphériques.
Le software au niveau élevé est implanté comme un -seul type de composant,appelé processus, qui est l'unité élémentaire de mise en oeuvre«,
La création des processus est dynamique, c'est-à-di^ re qu'il sont créés quand on en a besoin et qu'ils sont dé--- truits dès qu'ils ne s'avèrent plus nécessaires,,
La communication entre processus est assurée par -des messages, lesquels permettent l'échange des données indépendamment du processeur où ils sont exécutés.
Le software d'exploitation est développé sur la base du concept d'unités fonctionnelles, en entendant par-la toutes les entités software qui assurent^ dans l'ensemble, toute l'opérativité du système.
Chaque entité fonctionnelle a une mission spécifi— que, laquelle coïncide parfois avec une fonction du système -et qui, d'autres fois, en regroupe plus d'une.
Cette décomposition fonctionnelle en unités fonc— tionnelles permet de rendre indépendantes des fonctions présentant entre elles peu de correspondance, et ce tant en vue de leur mise en oeuvre que de leur fonctionnement, tout en -présentant des avantages en ce qui concerne la maniabilité, l'uniformité et la mise en oeuvre du software.
Chaque unité fonctionnelle est composée d'un module de services de base renfermant un ensemble de facilités -et de services qui sont communs I toutes , ainsi que les détails complets de leurs interactions et d'un noyau d'unité -fonctionnelle, lequel sera distinct dans chaque cas et se -chargera de fournir toutes les fonctions spécifiques.
DESCHIPTION DES DESSINS
Pour compléter la description que l'on est en train de faire et pour permettre de mieux comprendre les caractéristiques de l'invention ont été annexées au présent né moire descriptif, dont elles font partie intégrante, sept pages de plans sur lesquelles se trouve représenté, à titre -indicatif et non limitatif, ce qui suit:
La figure numéro 1 montre un diagramme où se trouve illustrée une vue générale des possibilités de connexion du -système aux différents types de réseaux existants.
La figure numéro 2 montre un diagramme de blocs sur lequel se trouvent représentées les trois parties principales du système.
La figure numéro 3 montre de nouveau un diagramme -où se trouvent représentées les parties composant le central/ du réseau.
La figure numéro A montre un diagramme où se trouve illustrée la composition des unités de traitement.
Les figures numéros 3, 6 et 8 montrent différents -diagrammes· du réseau- de connexion.
La figure numéro 7 montre de nouveau un diagramme -de la composition des unités de traitement.
La figuse numéro 9 montre un diagramme de blocs du rapport ou relation existant entre le hardware et le software e
La figure numéro 10 montre un diagramme des relations ou rapports existant entre différents processus du software au niveau élevé.
La figure numéro 11 montre la structure du software d'exploitation.
MODE ES REALISATION PREFERENTIEL DE L'INVENTION
Au vu de ces figures, et plus concrètement sur la -figure numéro 9, on peut observer que le système téléinformatique de commutation de paquets que propose l'invention est -constitué fondamentalement d'une partie hardware (15) et d' -une autre partie software (l6) et (17).
Le système téléinformatique de commutation de paquets est un système de génération avancée ou performante, multitraitement-multiprocesseur, avec une structure hardware/ et software totalement répartie ou distribuée, qui présente -une tolérance aux défaillances ou écarts de fonctionnement et est doté d'une configuration souple et d'une gestion à distan ce par l'intermédiaire du réseau lui-même.
Le hardware (15) comporte, comme on peut le voir sur la figure numéro 2, les partiés suivantes:
Un central de réseau (?), un centre de contrôle (8) et des terminaux d'exploitation (6).
Le central de réseau (7) assure la fonction de commutation de paquets en permettant une grande concentration de lignes à petite vitesse et, comme on peut l'observer sur la -figure numéro 1, il permet la connexion du système (l) aux t^ pes de réseaux suivants:
Au réseau téléphonique commuté (4), soit directe--- ment soit par modems (5).
Au réseau IBERMIC (j>) directement ou par des lignes a grande ou très grande vitesse.
A d'autres réseaux de commutation de paquets (2), - au moyen de lignes spécialisées et de modems (5).
De mêmej le central de réseau permet la connexion directe d'abonnés (6),au moyen de lignes spécialisées et de modems (5)» ainsi que la mise en place des éléments requis/ en vue de la connexion a de futurs types de réseaux au fur/ et à mesure où ceux-ci feront leur apparition.
En ce qui concerne le central de réseau (7) repré senté sur la figure numéro 2, on peut distinguer trois parties, conformément à la figure numéro 3, parfaitement diffé renciées: - Les unités de traitement (9) et (10).
- Le réseau de connexion (il).
- Et la voie d'interconnexion locale (12).
La voie d'interconnexion locale (12) consiste en/ un bus en série comportant trois parties: “ L'une pour la distribution du signal d'horloge.
- Une autre pour la transmission de données des é léments de l'unité £e traitement (9) et (10) à l'unité de -connexion (il).
- Et une troisième partie pour la transmission de données du réseau de connexion (il) aux éléments des unités de traitement (9) et (10).
Les unités de traitement (9) et (10) sont physi— quement constituées par un ensemble d'éléments (13) interconnectés les uns aux autres et à un élément de réseau (l4) du réseau de connexion (il), au moyen de la voie d'interconnexion locale (12), comme représenté sur les figures k et 70
La communication entre les différents éléments (13) d'une unité de traitement (9) ou (10), et entre ces der niers et ceux d'autres unités de traitement (9) ou (10), se fait au moyen de la voie d'interconnexion locale (12) men--- tionnée ci-dessus.
Le système comporte les trois types d'unités de traitement (9) ou (10) suivantes qui se différencient les -unes des autres par la fonction qu'elles remplissent: - Les unités de commutation de paquets (lO), qui -accomplissent la fonction de commutation de paquets et prennent en charge les lignes externes de données.
- Les unités de contrôle et de supervision (9) - qui accomplissent des fonctions de contrôle central du systè me telles que le stockage massif sur disque, la communica--- tion avec le centre de contrôle (8) pour des fonctions d'ex ploitation et autres.
- Les unités de commutation et de contrôle qui remplissent les fonctions de commutation de paquets et de -contrôle central du système.
Ce type d'unités de traitement sont utiles pour -prendre en charge un nombre de lignes réduit.
Le réseau de connexion (11) qui est constitué, comme on peut le voir sur les figures 5» b et &, par un nom bre variable d'éléments de réseau (l^f), tous interconnectés les uns aux autres au moyen de voies d'interconnexion loca-·. le (12), soit directement les uns aux autres, soit par l'in teraidiaire des autres, en constituant une grille plate qui, tout en assurant une croissance uniforme, ménage des voies -alternatives entre les éléments de réseau (l^f) et l'un quelconque du réseau (11).
Quant au centre de contrôle (8), il est constitué/ d'un ordinateur ou plus, en fonction de la capacité requise, ainsi que des périphériques nécessaires, tels qu^une console ou des dispositifs de basculage, qui garantissent la portati vité du software développé par ledit centre de contrôle (8)„ C'est dans le centre de contrôle (8) que sont accomplies les fonctions d'exploitation, le contrôle et le traitement de l'information concernant la gestion et la main tenance du système (l) y étant menés I bien.
3n ce qui concerne les terminaux d'exploitation -(6), ils sont constitués par des ordinateurs doués d'une capacité de traitement, avec un écran qui permet la représenta tion graphique en couleur, une souris et des périphériques -qui font que le système fonctionne plus efficacemento
Les terminaux d'exploitation peuvent être locaux -ou s distance et reliés, par l'intermédiaire du réseau de connexion (7), au centre de contrôle (8).
Le software du système met en oeuvre les fonctions de ce dernier et comporte: - Le software de base (l6).
- Le software d'application ou de mise en oeuvre - (17).
- Le software d'exploitation représenté sur la fi- gure numéro 11.
Le software de base (16) fournit au software d'application (17) un environnement de machine virtuelle en 1' -isolant au maximum du hardware (15), c'est—à—dire en faisant que, du point de vue du software d'application ou de mise en oeuvre (17), le système (l) soit un unique processeur sans -défaillances, sans limitation en ce qui concerne les mémoi— res, doué d'une capacité de traitement illimitée, etc., etc.
Le software d'application ou de mise en oeuvre -(17) a pour mission spécifique de mettre en oeuvre les fonctions du système (l), c'est-à-dire: - La commutation de paquets.
- La mise en oeuvre des protocoles de communica--- tions.
- Les fonctions d'exploitation, - Btco etc...
Le software d'exploitationireprésenté sur la figure numéro 11 de manière graphique et sur un diagramme de -blocs, permet de superviser et de gérer le système (1) et le réseau qui lui est associé, grâce I l'accomplissement des -fonctions suivantes: - La communication entre applications, indépendamment de leur localisation physique.
- La mise en oeuvre de mesures concernant le tra— fie et la qualité du service.
- La gestion de données du réseau d'exploitation.
- L'établissement et la libération ou dégagement -de circuits virtuels de transport.
- L'établissement et la libération de services — pour lg communication entre applications résidant dans diffé rents équipements du système.
- La transformation de données pour assurer l'indé pendance entre fonction résidant dans différents équipements du système.
Le software du système est organisé au moyen de -techniques d'abstraction de ressources et de regroupement en couches dans le cadre desquelles la capacité opérationnelle/ des composants de chaque couche est définie par son interface avec la couche supérieure, par l'intermédiaire duquel elle a accès aux ressources abstraites que ladite couche inférieure élabore et présente.
Il existe deux couches dans le software du système.
Soit : - L'une à bas niveau.
jr - L'autre au niveau élevé.
Le software a bas niveau a pour but l'élaboration/ des ressources abstraites utilisées par le software au ni-*·“-veau élevé et, pour ce faire, il utilise les ressources physiques qu'offre le hardware (15).
Parallèlement, le hardware offre au software au ni^ veau élevé les ressources suivantes: - La communication entre composantes au niveau Ile vl.
- L'accès aux processeurs en vue de l'exécution des programmes au niveau élevé.
- L'accès aux dispositifs périphériques.
Comme on peut le voir sur la figure numéro (10), -le software au niveau élevé est implanté comme un type de composant unique, dénommé processus (l8), (19), (20) et (21), qui est l'unité élémentaire d'implantation.
La création des processus,(20) et (21) sur cet exemple de la figure numéro 10, est dynamique, ce qui · revient à dire qu'ils sont créés quand on en a besoin et qu' -ils sont détruits dès qu'ils ne s'avèrent plus nécessaires.
La communication entre processus est assurée au -moyen de messages, lesquels permettent l'échange de données, indépendamment du processeur où ils sont exécutés.
Quelques uns de ces messages sont de création de -processus (22) et d'autres sont des messages d'interaction -entre processus (2^).
*
Le software d'exploitation est développé sur la ba se du concept d'unités fonctionnelles, en entendant par-là -les entités software qui, dans l'ensemble, assurent toute la fonctionnalité ou opérativité du système, tel qu'on peut le/ voir sur la figure numéro 11.
Chaque unité fonctionnelle a une mission splcifi— . que, laquelle coïncide parfois avec une fonction du système/ et, d'autres fois, en regroupe plus d'une.
Cette dé composition, fonctionnelle en unités fonctionnelles permet de rendre indépendantes des fonctions présentant entre elles peu de correspondance ou accouplement, -et ce tant en vue de leur mise en oeuvre que de leur fonc-— tionnement, ce qui présente des avantages en ce qui concerne la maniabilité, l'uniformité et la mise en oeuvre du software.
Chaque unité fonctionnelle dispose d'un module de/ services de base (25) renfermant un ensemble de facilités et de services (26) qui sont communs â toutes celles-ci, ainsi/ que les détails concrets de leurs interactions et d'un noyau d'unité fonctionnelle (24), lequel sera distinct dans chaque cas et sera chargé de fournir toutes les fonctions spécifi— que s.
Claims (5)
1, - Système téléinformatique de commutation de paquets se caractérisant en ce qu'il comporte une partie hardware et une partie software, la structure du software et du/ hardware étant totalement distribuée ou répartie. 2, - Système téléinformatique de commutation de paquets, selon la première revendication, se caractérisant en/ ce que le hardware est composé d'un central de réseau,lequel assure la commutation de paquets.et peut être raccordé à dif férents types de réseaux, en permettant une grande concentra tion de lignes â petite vitesse, ainsi que d'un centre de contrôle,qui assure des fonctions d'exploitation, et d'un terminal d'exploitation qui permet l'interaction avec le sys tème . 3, - Système téléinformatique de .commutation de paquets, selon les revendications précédentes, se caractéri--- sant en ce que le software comporte un software de base, lequel fournit l'entourage de machine virtuelle, un software -d'application qui met en oeuvre les fonctions du système, et un software d'exploitation qui assure la supervision et la -gestion ou administration du système et du réseau qui lui est associé. M k,- Système téléinformatique de commutation de paquets, selon les revendications précédentes, se caractéri--- sant en ce que la structure du hardware se trouve totalement distribuée, tant du point de vue du traitement du fait de constituer un système multiprocesseur, que du point de vue -de l'alimentation électrique en incorporant un convertisseur DC/DC dans chaque élément unitaire.
5,- Système téléinformatique de commutation de pa- quets, selon les revendications précédentes, se caractérisant en ce qu'il est configuré dans un contexte modulaire d'une grande flexibilité en ce qui concerne le hardware et le software ,
60- Système téléinformatique de commutation de pa— quets, selon les revendications précédentes, se caractérisant en ce qu'il comporte différents types de modems de communication pouvant être connectés â différents types de réseaux.
7.- Système téléinformatique de commutation de ua— quets, selon les revendications précédentes, se caractérisant en ce que le central de réseau est équipé d'un mécanisme d' -interconnexion réparti entre les différentes parties constitu tives du système, lequel assure, grâce à sa topologie, une -souplesse concernant la configuration et une redondance en ce qui concerne le cheminement existant entre les différentes unités.
80- Système téléinformatique de commutation de pa— quets, selon les revendications précédentes, se caractérisant en ce qu'il présente une tolérance aux défaillances ou écarts de fonctionnement, aucun élément critique n'existant dans le/ réseau de connexion ni dans celui d'alimentation grace à une/ stratégie de défense et de configuration par software, tout -en utilisant les facilités du hardware.
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