WO2013120977A1 - Réseau de transmission d'informations et noeud - Google Patents

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WO2013120977A1
WO2013120977A1 PCT/EP2013/053030 EP2013053030W WO2013120977A1 WO 2013120977 A1 WO2013120977 A1 WO 2013120977A1 EP 2013053030 W EP2013053030 W EP 2013053030W WO 2013120977 A1 WO2013120977 A1 WO 2013120977A1
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WO
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information
node
network
nodes
communication
Prior art date
Application number
PCT/EP2013/053030
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English (en)
Inventor
Alexis Dubrovin
Olivier Le Borgne
Augustin Mignot
Paul Ortais
Original Assignee
Thales
Systemes Embarques Aerospatiaux
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Filing date
Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L5/00—Arrangements affording multiple use of the transmission path
    • H04L5/14—Two-way operation using the same type of signal, i.e. duplex
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L12/00—Data switching networks
    • H04L12/28—Data switching networks characterised by path configuration, e.g. LAN [Local Area Networks] or WAN [Wide Area Networks]
    • H04L12/42—Loop networks
    • H04L12/437—Ring fault isolation or reconfiguration
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L49/00—Packet switching elements
    • H04L49/15—Interconnection of switching modules

Definitions

  • the present invention relates to an information transmission network and a corresponding network node.
  • the invention relates to such a network which comprises functional nodes connected in series by information transmission means, in which the information is in the form of discrete messages propagating from node to node in the network. .
  • Document FR A 2 857 805 already discloses a method and a device for transmitting data.
  • Such a method and such a system are implemented for example in a closed system of on-board control computers for example in an air or land vehicle.
  • the method described in this document comprises a point-to-point data transmission step between two transmission nodes for example via a wired network, each node having one or more channels each allowing the transmission with a single node, a data conversion step. for their transmission, for example in series, and the computer of each of the nodes responds to the reception of a message by an unconditional transmission which propagates the information flows along closed chains, the data flow control being then determined implicitly by the wired topology implemented, and the transmission between nodes uses an asynchronous or isochronous mode.
  • the invention seeks to optimize a number of characteristics of these networks, such as their reliability, their throughput, support for failure modes, etc.
  • the subject of the invention is an information transmission network, of the type comprising functional nodes connected in series by information transmission means, in which the information is in the form of discrete messages propagating itself.
  • node to node in the network characterized in that: the means for transmitting information between the nodes are bidirectional to allow information to propagate in the two network traffic directions,
  • each node comprises at least a first and a second associated information input / output ports connected by corresponding information transmission means to neighboring nodes and whose operation is controlled by means forming a communication automaton , between a mode of operation in asynchronous reception of information of its neighboring nodes and a mode of operation in synchronous transmission of information to its neighboring nodes, and in that the communication automaton is adapted to trigger the activation of the communicating information from the node with its neighbor nodes following the start of receiving information from each of them and the network is ready.
  • SOF message start signal
  • the invention also relates to a corresponding network node.
  • FIG. 1 represents a block diagram illustrating the general structure of functional nodes connected in series in an information transmission network according to the invention
  • FIG. 2 represents a block diagram illustrating the general structure of an exemplary embodiment of a node entering the constitution of a transmission network according to the invention
  • FIGS. 3 and 4 illustrate the general principle of operation of an information transmission network according to the invention
  • FIG. 5 illustrates the switching of the operation of a node between its reception mode and its transmission mode
  • FIG. 6 illustrates in detail a register structure forming part of a node
  • FIG. 7 illustrates the normal operation of a node entering the constitution of a network according to the invention
  • FIG. 8 represents a degraded mode of operation of a transmission network according to the invention
  • FIG. 9 illustrates the structure of a node comprising more than two information input and output ports
  • FIG. 10 illustrates an exemplary embodiment of a network constituted from nodes
  • FIG. 11 illustrates an exemplary embodiment of a message frame format used in a transmission network according to the invention
  • FIGS. 12 to 15 illustrate different exemplary embodiments of means for supplying electrical energy to a network according to the invention
  • FIGS. 16 to 18 represent different operating modes of a network according to the invention.
  • FIG. 19 illustrates the anticipation of the establishment of a communication in a network according to the invention.
  • FIG. 20 shows a network portion according to the invention illustrating a malfunction.
  • FIG. 1 an exemplary embodiment of a portion of an information transmission network that includes functional nodes connected in series by information transmission means has been illustrated.
  • the network is designated by the general reference 1 and comprises in the example described three nodes designated by the references 2, 3 and 4 respectively.
  • These information transmission means may be based on wired transmission means formed for example by pairs of twisted son or coaxial cables or other.
  • This network is then adapted to transmit information in the form of discrete messages propagating from node to node in the network.
  • the information transmission means between the nodes are bidirectional to allow information to propagate in both directions of network traffic.
  • FIG. 2 illustrates an exemplary embodiment of a node entering the constitution of such a network, this node being designated by the general reference 10. This node is then connected for example via two information transmission means respectively 1 1 and 12 to neighboring nodes in the network.
  • each node comprises at least a first and a second associated input and output information ports, designated by the references for example 13 and 14 in this Figure 2, connected by the corresponding information transmission means 1 1 and 12 respectively to neighboring nodes in the network.
  • the operation of these associated input and output information ports is then controlled sequentially and exclusively, by means forming a communication automaton designated by the general reference 15, between a mode of operation in asynchronous reception of information of the neighboring nodes and a mode of operation in synchronous transmission of information to neighboring nodes.
  • each node switches exclusively and sequentially between operation as an information transmitter to its neighboring nodes, which are then in reception mode of operation, and operation in receiving information from its neighbors who are then in transmission mode of operation.
  • Figures 3 and 4 illustrate two successive cycles n and n + 1, allowing the nodes to transmit the information in the network.
  • the switching between the reception mode R and the transmission mode E is triggered by the communication automaton from the moment when the corresponding node has received information from his neighbors. It is in this sense that one uses the expression "mode of operation in asynchronous reception of information of its neighboring nodes".
  • the communication automaton then switches the corresponding associated ports of the node to their transmission mode of operation, all the associated ports of the node then passing in information transmission mode to the nodes. neighbors. It is in this sense that the term "mode of operation in synchronous transmission of information to neighboring nodes" is used.
  • the communication automaton is adapted to switch all the associated ports of the node from their mode of operation in reception to their mode of operation in transmission after, for each of these, or the reception of information valid, ie the expiration of a predetermined period of time of non receipt of valid information.
  • the communication automaton is adapted to switch back each of the associated ports, from its mode of operation in transmission E to its mode of operation in reception R, after the end of the transmission of information by the port.
  • FIG. 1 An exemplary embodiment of such a node is illustrated in FIG.
  • the node illustrated in this figure is designated by the general reference 20 and the associated ports thereof comprise for example means in the form of FIFO registers "First In-First Out", mounted head to tail between the means of transmission of information connecting this node to its neighbors.
  • first-in-first-out logic buffer means may also be used.
  • register means receive information from one node to transmit them by propagating them to the other neighboring node and vice versa.
  • the first state shown in the upper part of this figure is the state of the node receiving information.
  • Each FIFO-register means 21, 22 already has in memory a message previously received and designated by mO and m'O for the messages flowing in the one and the other direction of this network.
  • the node In the state illustrated in the upper part of the figure, the node is in operating mode for receiving subsequent messages, such as the messages m1 and m'1. Once the two messages m1 and m'1 have been received, the node passes, as previously described, under the control of the communication automaton, in transmission mode of the previous messages, that is to say mO and m 'O which are then emitted to the corresponding neighboring nodes.
  • the network in the nominal case of operation of this network, that is to say when all the nodes and all the means of transmission of information are operational, the network then allows a complete flow of information in both directions of circulation of messages on the network.
  • the network can then be likened to two logical rings in which messages circulate.
  • the communication topology is modified to restore a single ring.
  • the end nodes of the branch thus formed are adapted to operate in mirror mode of returning information to the neighboring node issuer.
  • nodes in the network may also have more than two associated input and output ports as shown in Figure 9.
  • the node represented in this figure, and designated by the general reference 30, then comprises for example three or more associated ports designated by the references 31, 32 and 33, possibly associated with information routing means 34.
  • nodes can be connected in a closed loop by corresponding information transmission means.
  • nodes can also be connected by information transmission means in at least one branch whose end nodes are adapted to operate in mirror mode for returning information to the neighboring node transmitter, or in branches of linking other nodes connected in closed loop by means of information transmission.
  • FIG. 11 shows an exemplary possible embodiment of a message format, which conventionally comprises a message header 40, data 41 and a control portion designated by FIG. general reference 42.
  • At least some nodes may also comprise means for generating error information intended to be transmitted in the event of non-receipt of valid information from a neighboring node in a predetermined period of time .
  • nodes may also conventionally include in such applications, service information generation means to be transmitted on the network.
  • the information transmission means may comprise a serial or parallel link between the nodes.
  • the information transmission means may comprise a half or full physical duplex support between the nodes, that is to say using the same support in the two directions of information flow on the network or a support by sense, respectively .
  • the information transmission means may use a physical layer chosen from the group comprising: an RS422, RS 485, Flexray, LIN, CAN network;
  • ARINC429 BD 429, ARINC629, Safebus, Ethernet, ARI NC859, ATM, MIL-STD-1553, Digibus, ASCB, Spacewire, SCI, SPI, I2C, PCI, PClexpress, Fiber Channel, Firewire, USB and FDDI.
  • the means for transmitting information may use message formats chosen from the group comprising frame formats: Flexray, LIN, CAN,
  • TTP TTP, ARINC429, ARINC629, Safebus, Ethernet, ATM, MIL-STD-1553, Digibus, ASCB, Spacewire, SCI, I2C, PCI, PClexpress, Fiber Channel, Firewire, USB and FDDI.
  • Said associated ports of the node are associated by programming, for example by the means forming a communication automaton. These means forming a communication automaton then receive corresponding programming information from the association of the ports, for example by the network directly, by an external channel separated and / or independent of this network or from local storage means thereof, for example integrated communication communication means or generally, to the corresponding node (Bitstream of an FPGA, ...) .
  • FIGS. 12, 13, 14 and 15 illustrate various embodiments of means for supplying electrical energy to such a network.
  • the illustrated example is the case of a so-called data feed also known as "Power On Data".
  • the network is designated by the general reference 50 and it comprises for example six nodes respectively 52, 53, 54, 55 and 56, connected in series by two-way information transmission means allowing information of spread in both directions of network traffic.
  • the information transmission means between the nodes are wired means, which also serve as a power supply network for electrical energy nodes from at least l one of the nodes of the network, as for example the node designated by the general reference 55.
  • the power supply then propagates from node to node in both directions of the network from, for example, a power source 57 connected to this node 55, to supply the other nodes of the network.
  • each power node can be connected to several power sources such as for example an on-board power supply network for example on board an aircraft or an aircraft. vehicle and a battery for example backup, allowing a backup operating mode.
  • power sources such as for example an on-board power supply network for example on board an aircraft or an aircraft.
  • a plurality of nodes such as for example nodes 52 and 55, may be connected to at least one external electrical power supply source, such as the source indicated by general reference 58 for node 52 and that designated by reference 57 for node 55.
  • These nodes connected to the power sources can be distant from each other in the network.
  • At least two nodes of the network 52 and 55 for example are connected to at least two different power sources 57 and 58 for example, which ensures a continuity of supply of the network from a node and a power source.
  • the power supply of the rest of the network and therefore the other nodes thereof is ensured by the rest of the loop this power supply being present on each side of the organ in default.
  • the nodes themselves may include integrated electrical energy storage means, such as for example capacitors or others, rechargeable by the power supply network and to ensure a backup operation of these.
  • integrated electrical energy storage means such as for example capacitors or others
  • This backup operation can for example consist of an information backup, an attempt to restore a communication, an attempt to reset, etc. and be useful especially during the phases of reconfiguration of the power supply network to not interrupt the flow of data.
  • the communication automaton means can be adapted to switch the associated ports of the node, from their mode of operation in reception to their mode of operation in transmission, after, for each of these, either the receipt of valid information or the expiration of a predetermined period of time of non-receipt of valid information.
  • additional information can be taken into account by the communication controller means to cause this switching, as illustrated in Figures 16, 17 and 18.
  • the internal timing signal at the node is designated by the general reference 60 and the expiry time of the predetermined time period by the reference 61.
  • the means forming a communication automaton then wait for the reception of the internal timing signal 60 to trigger the transmission mode of operation.
  • FIG. 17 illustrates another example of operation in which the internal timing signal, always designated by the general reference 60, has arrived after the reception of information on one of the ports of the node, but before the reception of data. information on the other port of this node.
  • the means forming a communication automaton trigger the switching of the associated ports of the node, from their mode of operation in reception to their mode of operation in transmission as soon as the information of the other port of the node is received, insofar as it has already received information about the first port and has also received the internal timing signal.
  • FIG. 18 there is illustrated the case where information is not received on one and / or the other of the ports of the node before the expiry of the predetermined period of time of non-receipt of valid information 61.
  • the internal timing signal may be slaved to the transmissions (FIG. 17) or the expiration of the time period 61 (FIG. 18).
  • FIG. 11 shows schematically an example of a frame of a message that can circulate in a network according to the invention.
  • Such a frame is illustrated in a much more detailed manner in FIG. 19. It has in fact illustrated in this figure the signals transiting on the two ports in reception, such as, for example, reception A and reception B and transmission, such as for example in A transmission and B transmission.
  • the information that travels over the network is in the form of messages that conventionally include a preamble 70, a start of frame 71, a header 72, a payload 73 and a word control 74, also known respectively under the English names PREAMBLE, START OF FRAME (SOF or S), HEADER (H), PAYLOAD (P) and CRC.
  • IDLE refers to the turnaround time / inactivity of the network.
  • the means forming a communication automaton can be adapted to trigger the activation of the communication of information of the node with its neighboring nodes following the beginning of the reception of information of each of these.
  • the means forming the communication automaton of this node monitor the reception of information on the corresponding ports of this node for, when the network is ready, that is to say in particular that the inter-frame waiting time "IDLE" has been respected and after having received on these two ports for example the preamble portion and the frame start portion respectively 70 and 71, on each port, trigger the activation of the communication of node information with its neighbor nodes, causing re-sending to these neighboring nodes synchronously preambles received messages.
  • IDLE inter-frame waiting time
  • the frame B it is possible to anticipate the transmission of the preambles of these messages to trigger by anticipation, the activation of the communication .
  • FIG. 20 shows a network portion to illustrate a possible malfunction of a network according to the invention.
  • each node is adapted to switch to mirroring mode of forwarding information to the next neighboring node in case of detection of a malfunction of a previous neighbor node by the means forming communication automaton of the current node.
  • the current node is designated by the general reference 80, the previous node by the general reference 81 and the next node by the general reference 82 in the network. These nodes are connected by means of information transmission.
  • the means forming the communication automaton of the node 80 provoke then the switching of this node 80 in mirroring operating mode of the information to the next node 82.
  • the communication controller means of the current node 80 can also be adapted to initiate a malfunction diagnostic phase of the previous node 81 and / or to restore the information communication with this previous node 81, detected as presenting a malfunction.
  • the means forming a communication automaton can be adapted to implement one or more of the tests selected from the group comprising tests / checks:

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Small-Scale Networks (AREA)

Abstract

Ce réseau comportant des nœuds fonctionnels raccordés en série par des moyens de transmission d'informations, dans lequel les informations se présentent sous la forme de messages discrets se propageant de nœud en nœud dans le réseau, est caractérisé en ce que les moyens de transmission d'informations entre les nœuds sont bidirectionnels pour permettre à des informations de se propager dans les deux sens de circulation du réseau, et chaque nœud comporte au moins un premier et un deuxième ports associés, d'entrée/sortie d'informations, raccordés par des moyens de transmission d'informations correspondants à des nœuds voisins et dont le fonctionnement est piloté par des moyens formant automate de communication, entre un mode de fonctionnement en réception asynchrone d'informations de ses nœuds voisins et un mode de fonctionnement en émission synchrone d'informations vers ses nœuds voisins, et en ce que l'automate de communication est adapté pour déclencher l'activation de la communication d'informations du nœud avec ses nœuds voisins à la suite du début (71, SOF) de la réception d'informations de chacun de ceux-ci.

Description

Réseau de transmission d'informations et noeud
La présente invention concerne un réseau de transmission d'informations et un noeud de réseau correspondant.
Plus particulièrement, l'invention se rapporte à un tel réseau qui comporte des nœuds fonctionnels raccordés en série par des moyens de transmission d'informations, dans lequel les informations se présentent sous la forme de messages discrets se propageant de nœud en nœud dans le réseau.
On connaît déjà du document FR A 2 857 805 un procédé et un dispositif de transmission de données.
Un tel procédé et un tel système sont mis en œuvre par exemple dans un système fermé de calculateurs de contrôle embarqué par exemple dans un véhicule aérien ou terrestre.
Le procédé décrit dans ce document comporte une étape de transmission de données point à point entre deux nœuds de transmission par exemple via un réseau filaire, chaque nœud possédant un ou plusieurs canaux autorisant chacun la transmission avec un unique nœud, une étape de conversion des données pour leur transmission, par exemple en série, et le calculateur de chacun des nœuds répond à la réception d'un message par une transmission inconditionnelle qui propage les flux d'informations le long de chaînes fermées, le contrôle de flux de données étant alors déterminé implicitement par la topologie câblée mise en œuvre, et la transmission entre nœuds utilise un mode asynchrone ou isochrone.
Tout en se basant sur l'utilisation d'un tel réseau dans lequel des nœuds fonctionnels sont raccordés en série par des moyens de transmission d'informations, l'invention cherche à optimiser un certain nombre de caractéristiques de ces réseaux, comme par exemple leur fiabilité, leur débit, la prise en charge des modes de défaillance, etc ...
A ce titre on peut également citer les documents EP 2093941 , DE 41 13613, DE 102009001081 , WO 00/13098 et US 5933258, qui se rapportent à des réseaux de transmission dans lesquels des améliorations sont apportées afin d'en optimiser le fonctionnement.
A cet effet, l'invention a pour objet un réseau de transmission d'informations, du type comportant des nœuds fonctionnels raccordés en série par des moyens de transmission d'informations, dans lequel les informations se présentent sous la forme de messages discrets se propageant de nœud en nœud dans le réseau, caractérisé en ce que : - les moyens de transmission d'informations entre les nœuds sont bidirectionnels pour permettre à des informations de se propager dans les deux sens de circulation du réseau,
- chaque nœud comporte au moins un premier et un deuxième ports associés, d'entrée/sortie d'informations, raccordés par des moyens de transmission d'informations correspondants à des nœuds voisins et dont le fonctionnement est piloté par des moyens formant automate de communication, entre un mode de fonctionnement en réception asynchrone d'informations de ses nœuds voisins et un mode de fonctionnement en émission synchrone d'informations vers ses nœuds voisins, et en ce que l'automate de communication est adapté pour déclencher l'activation de la communication d'informations du nœud avec ses nœuds voisins à la suite du début de la réception d'informations de chacun de ceux-ci et que le réseau est prêt.
Selon d'autres caractéristiques du réseau suivant l'invention prises seules ou en combinaison :
- la partie des informations dont la réception déclenche l'activation de la communication, est formée par un signal de début de trame (SOF) de message.
Selon un autre aspect l'invention a également pour objet un nœud de réseau correspondant.
L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés sur lesquels :
- la figure 1 représente un schéma synoptique illustrant la structure générale de nœuds fonctionnels raccordés en série dans un réseau de transmission d'informations selon l'invention,
- la figure 2 représente un schéma synoptique illustrant la structure générale d'un exemple de réalisation d'un nœud entrant dans la constitution d'un réseau de transmission selon l'invention,
- les figues 3 et 4 illustrent le principe général de fonctionnement d'un réseau de transmission d'informations selon l'invention,
- la figure 5 illustre le basculement du fonctionnement d'un nœud entre son mode de réception et son mode d'émission,
- la figure 6 illustre de façon détaillée une structure à registres entrant dans la constitution d'un nœud,
- la figure 7 illustre le fonctionnement normal d'un nœud entrant dans la constitution d'un réseau selon l'invention,
- la figure 8 représente un mode dégradé de fonctionnement d'un réseau de transmission selon l'invention, - la figure 9 illustre la structure d'un nœud comportant plus de deux ports d'entrée et de sortie d'informations,
- la figure 10 illustre un exemple de réalisation d'un réseau constitué à partir de nœuds,
- la figure 1 1 illustre un exemple de réalisation d'un format de trame de messages utilisés dans un réseau de transmission selon l'invention ;
- les figures 12 à 15 illustrent différents exemples de réalisation de moyens d'alimentation en énergie électrique d'un réseau selon l'invention ;
- les figures 16 à 18 représentent différents modes de fonctionnement d'un réseau selon l'invention ;
- la figure 19 illustre l'anticipation de l'établissement d'une communication dans un réseau selon l'invention ; et
- la figure 20 représente une portion de réseau selon l'invention illustrant un dysfonctionnement.
On a en effet illustré, sur la figure 1 , un exemple de réalisation d'une portion d'un réseau de transmission d'informations qui comporte des nœuds fonctionnels raccordés en série par des moyens de transmission d'informations.
Sur cette figure 1 , le réseau est désigné par la référence générale 1 et comporte dans l'exemple décrit trois nœuds désignés par les références 2, 3 et 4 respectivement.
Ces nœuds fonctionnels sont donc raccordés en série par des moyens de transmission d'informations désignés par exemple par les références 5, 6, 7 et 8 respectivement.
Ces moyens de transmission d'informations peuvent être basés sur des moyens de transmission filaires formés par exemple par des paires de fils torsadés ou encore des câbles coaxiaux ou autres.
Cependant, d'autres modes de réalisation peuvent être envisagés tels que par exemple l'utilisation de fibres optiques, ou autre, de même que des moyens de liaison sans fil comme par exemple acoustique.
Ce réseau est alors adapté pour transmettre des informations qui se présentent sous la forme de messages discrets se propageant de nœud en nœud dans le réseau.
Dans le réseau de transmission selon l'invention, les moyens de transmission d'informations entre les nœuds sont bidirectionnels pour permettre à des informations de se propager dans les deux sens de circulation du réseau.
Un tel fonctionnement est par exemple illustré sur les figures 2, 3 et 4.
Sur la figure 2 on a illustré un exemple de réalisation d'un nœud entrant dans la constitution d'un tel réseau, ce nœud étant désigné par la référence générale 10. Ce nœud est alors raccordé par exemple par l'intermédiaire de deux moyens de transmission d'informations respectivement 1 1 et 12 à des nœuds voisins dans le réseau.
En fait, chaque nœud comporte au moins un premier et un deuxième ports associés d'entrée et de sortie d'informations, désignés par les références par exemple 13 et 14 sur cette figure 2, raccordés par les moyens de transmission d'informations correspondants 1 1 et 12 respectivement aux nœuds voisins dans le réseau. Le fonctionnement de ces ports associés d'entrée et de sortie d'informations est alors piloté de façon séquentielle et exclusive, par des moyens formant automate de communication désignés par la référence générale 15, entre un mode de fonctionnement en réception asynchrone d'informations des nœuds voisins et un mode de fonctionnement en émission synchrone d'informations vers les nœuds voisins.
On conçoit alors que, rapporté à un réseau tel que celui illustré sur les figures 3 et 4, dans lequel les nœuds sont par exemple raccordés en boucle fermée, chaque nœud bascule de façon exclusive et séquentielle, entre un fonctionnement en émetteur d'informations vers ses nœuds voisins, qui sont alors en mode de fonctionnement en réception, et un fonctionnement en réception d'informations de ses voisins qui sont alors eux en mode de fonctionnement en émission.
Les figures 3 et 4 illustrent en effet deux cycles successifs n et n+1 , permettant aux nœuds de transmettre les informations dans le réseau.
En fait, et comme cela est illustré sur la figure 5, pour chaque nœud, le basculement entre le mode de réception R et le mode d'émission E, est déclenché par l'automate de communication à partir du moment où le nœud correspondant a reçu des informations de ses voisins. C'est dans ce sens que l'on utilise l'expression « mode de fonctionnement en réception asynchrone d'informations de ses nœuds voisins ».
Une fois des informations reçues de ses voisins, l'automate de communication fait alors basculer les ports associés correspondants du nœud vers leur mode de fonctionnement en émission, tous les ports associés du nœud passant alors en mode d'émission d'informations vers les nœuds voisins. C'est dans ce sens que l'on utilise l'expression « mode de fonctionnement en émission synchrone d'informations vers les nœuds voisins».
En fait, l'automate de communication est adapté pour faire basculer l'ensemble des ports associés du nœud de leur mode de fonctionnement en réception vers leur mode de fonctionnement en émission après, pour chacun de ceux-ci, soit la réception d'informations valides, soit l'expiration d'une période de temps prédéterminée de non réception d'informations valides. Dans l'autre sens, l'automate de communication est adapté pour faire basculer en retour chacun des ports associés, de son mode de fonctionnement en émission E vers son mode de fonctionnement en réception R, après la fin de l'émission des informations par le port.
On conçoit alors que ceci permet d'éviter toute collision de messages sur les moyens de transmission d'informations, dans la mesure où en fait des nœuds voisins ne peuvent pas émettre en même temps sur les moyens de transmission d'informations les reliant l'un à l'autre.
Comme cela a été indiqué dans le document antérieur précité, ceci permet d'éviter l'utilisation dans les nœuds, de moyens extrêmement lourds de gestion des collisions sur le réseau ce qui se traduit par une simplification très importante de ceux-ci.
Un exemple de réalisation d'un tel nœud est illustré sur la figure 6.
En fait, le nœud illustré sur cette figure est désigné par la référence générale 20 et les ports associés de celui-ci comprennent par exemple des moyens en forme de registres FIFO « First In-First Out », montés tête-bêche entre les moyens de transmission d'informations raccordant ce nœud à ses voisins.
Bien entendu toute autre structure utilisant des moyens en forme de tampon en logique premier entré premier sorti peut également être utilisée.
Ces moyens en forme de registres FIFO sont désignés par les références générales 21 et 22.
L'un de ces moyens permet alors de transmettre les informations dans un sens et l'autre dans l'autre sens du réseau. Ces moyens en forme de registres reçoivent en effet des informations en provenance d'un nœud pour les transmettre en les propageant à l'autre nœud voisin et inversement.
Le fonctionnement d'un tel nœud est illustré sur la figure 7.
On reconnaît en effet sur cette figure les registres 21 et 22 décrits précédemment dans leurs différents états en fonction de l'état dans lequel est le nœud sous la commande de l'automate de communication.
Le premier état illustré dans la partie supérieure de cette figure, est l'état du nœud en réception d'informations.
Chaque moyen en forme de registre FIFO 21 , 22 a déjà en mémoire un message reçu précédemment et désigné par mO et m'O pour les messages circulant dans l'un et l'autre sens de ce réseau.
Dans l'état illustré dans la partie supérieure de la figure, le nœud est en mode de fonctionnement de réception de messages suivants, comme par exemple les messages m1 et m'1 . Une fois les deux messages m1 et m'1 reçus, le nœud passe, comme décrit précédemment, sous la commande de l'automate de communication, en mode d'émission des messages précédents, c'est-à-dire de mO et m'O qui sont alors émis vers les nœuds voisins correspondants.
Cet état est illustré dans la partie intermédiaire de cette figure 7.
Dans la partie inférieure de cette figure 7, les messages mO et m'O ont été émis de sorte que le nœud passe alors en attente de réception de messages de la part de ses voisins et ainsi de suite.
On conçoit alors que les messages sont mis en file d'attente et sont émis dès que de nouveaux messages sont reçus.
Comme cela a été indiqué précédemment, dans le cas nominal de fonctionnement de ce réseau, c'est-à-dire quand tous les nœuds et tous les moyens de transmission d'informations sont opérationnels, le réseau permet alors une circulation complète des informations dans les deux sens de circulation des messages sur le réseau.
Ainsi par exemple, et dans le cas où celui-ci est formé par des nœuds connectés en boucle fermée, le réseau peut alors être assimilé à deux anneaux logiques dans lesquels des messages circulent.
En cas de perte de l'un des moyens de transmission d'informations entre deux nœuds voisins, comme cela est illustré sur la figure 8, la topologie de communication est modifiée pour restituer un anneau unique.
Dans ce cas, les nœuds d'extrémités de la branche ainsi formée sont adaptés pour fonctionner en mode miroir de renvoi des informations vers le nœud voisin émetteur.
Ceci est alors réalisé par pilotage des ports correspondants de ces nœuds par les moyens formant automate de communication correspondants. Ces moyens formant automate détectent alors ce dysfonctionnement et commandent un basculement des ports en mode miroir.
Comme cela a été indiqué précédemment, des nœuds du réseau peuvent également comporter plus de deux ports d'entrée et de sortie associés comme celui illustré sur la figure 9.
Le nœud représenté sur cette figure, et désigné par la référence générale 30, comporte alors par exemple trois ou plus de ports associés désignés par les références 31 , 32 et 33, associés éventuellement à des moyens de routage 34 d'informations.
Ceci permet alors de multiplier le nombre de configurations de réseaux possibles avec de tels nœuds comme cela est illustré sur la figure 10, où l'on peut constater que des nœuds peuvent être raccordés en boucle fermée par des moyens de transmission d'informations correspondants. Par ailleurs, des nœuds peuvent également être raccordés par des moyens de transmission d'informations en au moins une branche dont les nœuds d'extrémités sont adaptés pour fonctionner en mode miroir de renvoi des informations vers le nœud voisin émetteur, ou encore en branches de liaison d'autres nœuds raccordés en boucle fermée par des moyens de transmission d'informations.
Bien entendu, d'autres configurations encore peuvent être envisagées.
Enfin, on a illustré sur la figure 1 1 , un exemple de réalisation possible d'un format de messages, celui-ci comportant de façon classique, un en-tête de message 40, des données 41 et une portion de contrôle désignée par la référence générale 42.
A cet effet, on pourra noter qu'au moins certains nœuds peuvent également comporter des moyens de génération d'informations d'erreur destinées à être émises en cas de non réception d'informations valides d'un nœud voisin dans une période de temps prédéterminée.
De même au moins certains de ces nœuds peuvent également comporter de façon classique dans ce type d'applications, des moyens de génération d'informations de service destinées à être émises sur le réseau.
Plusieurs autres caractéristiques du réseau de transmission d'informations et des moyens mis en œuvre peuvent être relevées. C'est ainsi que :
- Les moyens de transmission d'informations peuvent comporter un lien série ou parallèle entre les nœuds.
- Les moyens de transmission d'informations peuvent comporter un support half ou full duplex physique entre les nœuds c'est-à-dire utilisant un même support dans les deux sens de circulation d'informations sur le réseau ou un support par sens, respectivement.
- Les moyens de transmission d'informations peuvent utiliser une couche physique choisie dans le groupe comprenant : un réseau RS422, RS 485, Flexray, LIN, CAN,
ARINC429, BD 429, ARINC629, Safebus, Ethernet, ARI NC859, ATM, MIL-STD-1553, Digibus, ASCB, Spacewire, SCI, SPI, I2C, PCI, PClexpress, Fibre Channel, Firewire, USB et FDDI.
- Les moyens de transmission d'informations peuvent utiliser des formats de messages choisis dans le groupe comprenant des formats de trames: Flexray, LIN, CAN,
TTP, ARINC429, ARINC629, Safebus, Ethernet, ATM, MIL-STD-1553, Digibus, ASCB, Spacewire, SCI, I2C, PCI, PClexpress, Fibre Channel, Firewire, USB et FDDI.
- Lesdits ports associés du nœud sont associés par programmation par exemple par les moyens formant automate de communication. Ces moyens formant automate de communication reçoivent alors des informations de programmation correspondante de l'association des ports, par exemple par le réseau directement, par un canal externe séparé et/ou indépendant de ce réseau ou encore à partir de moyens de stockage local de celles-ci, par exemple intégrés aux moyens formant automate de communication ou de façon générale, au noeud correspondant (Bitstream d'un FPGA,...).
Bien entendu, d'autres modes de réalisation encore peuvent être envisagés.
Ainsi par exemple, on a illustré sur les figures 12, 13, 14 et 15, différents exemples de réalisation de moyens d'alimentation en énergie électrique d'un tel réseau.
L'exemple illustré est le cas d'une alimentation dite sur données également connue sous l'expression anglaise de « Power On Data ».
Sur ces figures, le réseau est désigné par la référence générale 50 et celui-ci comporte par exemple six nœuds respectivement 52, 53, 54, 55 et 56, raccordés en série par des moyens de transmission d'informations bidirectionnels permettant à des informations de se propager dans les deux sens de circulation du réseau.
Dans le réseau illustré sur ces figures et en particulier sur cette figure 12, les moyens de transmission d'informations entre les nœuds sont des moyens filaires, qui servent également de réseau d'alimentation en énergie électrique des nœuds à partir d'au moins l'un des nœuds du réseau, comme par exemple le noeud désigné par la référence générale 55.
L'alimentation électrique se propage alors de nœud en nœud dans les deux sens du réseau à partir par exemple d'une source d'alimentation 57 raccordée à ce nœud 55, pour alimenter les autres noeuds du réseau.
Bien entendu d'autres modes de réalisation peuvent être envisagés et le ou chaque nœud d'alimentation peut être raccordé à plusieurs sources d'alimentation telles que par exemple un réseau d'alimentation embarqué par exemple à bord d'un aéronef ou d'un véhicule et une batterie par exemple de secours, permettant un mode de fonctionnement de sauvegarde.
Bien entendu et comme cela est illustré sur la figure 13, plusieurs nœuds tels que par exemple les nœuds 52 et 55, peuvent être raccordés à au moins une source d'alimentation en énergie électrique externe, comme la source désignée par la référence générale 58 pour le nœud 52 et celle désignée par la référence 57 pour le nœud 55.
Ces nœuds raccordés aux sources d'alimentation peuvent être distants les uns des autres dans le réseau.
On conçoit ainsi qu'au moins deux nœuds du réseau 52 et 55 par exemple, sont raccordés à au moins deux sources d'alimentation différentes 57 et 58 par exemple, ce qui permet d'assurer une continuité d'alimentation du réseau à partir d'un nœud et d'une source d'alimentation. En effet et comme cela est illustré par exemple sur les figures 14 et 15, en cas de perte d'un des liens entre deux noeuds, comme cela est illustré sur la figure 14 entre les nœuds 51 et 56, ou en cas de perte d'un nœud comme cela est illustré sur la figure 15 pour la perte du nœud 52, l'alimentation en énergie électrique du reste du réseau et donc des autres nœuds de celui-ci, est assurée par le reste de la boucle cette alimentation étant présente de chaque côté de l'organe en défaut.
Ceci permet alors d'assurer une très grande fiabilité de fonctionnement du réseau selon l'invention.
On notera par ailleurs que pour améliorer encore cette sécurité, les nœuds eux- mêmes peuvent comporter des moyens de stockage d'énergie électrique intégrés, tels que par exemple des condensateurs ou autres, rechargeables par l'alimentation du réseau et permettant d'assurer un fonctionnement de sauvegarde de ceux-ci.
Ce fonctionnement de sauvegarde peut par exemple consister en une sauvegarde d'informations, une tentative de rétablissement d'une communication, une tentative de réinitialisation, etc .. et être utile en particulier lors des phases de reconfiguration du réseau d'alimentation pour ne pas interrompre la circulation des données.
Bien entendu d'autres modes de réalisation encore peuvent être envisagés.
Comme cela a été illustré et décrit en regard de la figure 5, les moyens formant automate de communication peuvent être adaptés pour faire basculer les ports associés du nœud, de leur mode de fonctionnement en réception vers leur mode de fonctionnement en émission, après, pour chacun de ceux-ci, soit la réception d'informations valides, soit l'expiration d'une période de temps prédéterminée de non réception d'informations valides.
Selon un autre mode de réalisation, une information supplémentaire peut être prise en compte par les moyens formant automate de communication pour provoquer ce basculement, comme cela est illustré sur les figures 16, 17 et 18.
Sur ces figures, on a en effet illustré ce mode de fonctionnement spécifique, dans lequel les moyens formant automate de communication sont adaptés pour faire basculer les ports associés du nœud de leur mode de fonctionnement en réception vers leur mode de fonctionnement en émission, après, pour chacun d'eux, soit la réception d'informations valides et la réception d'un signal de cadencement interne au nœud soit l'expiration d'une période de temps prédéterminée de non réception d'informations valides.
Sur ces figures, le signal de cadencement interne au nœud est désigné par la référence générale 60 et l'instant d'expiration de la période de temps prédéterminée par la référence 61. Comme cela est illustré sur la figure 16, dans le cas où des informations valides ont été reçues par chaque port du nœud, les moyens formant automate de communication attendent alors la réception du signal de cadencement interne 60 pour déclencher le mode de fonctionnement en émission.
Sur la figure 17, on a illustré un autre exemple de fonctionnement dans lequel le signal de cadencement interne désigné toujours par la référence générale 60, est arrivé après la réception d'informations sur l'un des ports du nœud, mais avant la réception d'informations sur l'autre port de ce nœud.
Dans ce cas les moyens formant automate de communication déclenchent le basculement des ports associés du nœud, de leur mode de fonctionnement en réception vers leur mode de fonctionnement en émission dès la réception des informations de l'autre port du nœud, dans la mesure où il a déjà reçu des informations sur le premier port et qu'il a également reçu le signal de cadencement interne.
Sur la figure 18, on a illustré le cas où des informations ne sont pas reçues sur l'un et/ou l'autre des ports du nœud avant l'expiration de la période de temps prédéterminée de non réception d'informations valides 61 .
Dans ce cas par exemple un message d'erreur est émis.
On notera également que le signal de cadencement interne peut être asservi aux émissions (figure 17) ou à l'expiration de la période de temps 61 (figure 18).
Sur la figure 1 1 , on a représenté de façon schématique un exemple d'une trame d'un message pouvant circuler dans un réseau selon l'invention.
Une telle trame est illustrée de façon beaucoup plus détaillée sur la figure 19. On a en effet illustré sur cette figure les signaux transitant sur les deux ports en réception, comme par exemple en réception A et en réception B et en émission, comme par exemple en transmission A et en transmission B.
En fait et comme cela est illustré, les informations qui transitent sur le réseau se présentent sous la forme de messages qui comportent de façon classique un préambule 70, un début de trame 71 , un en-tête 72, une charge utile 73 et un mot de contrôle 74, connus également respectivement sous les noms anglais de PREAMBLE, START OF FRAME (SOF ou S), HEADER (H), PAYLOAD (P) et CRC.
Le terme anglais « IDLE » désigne quant à lui le temps de retournement/inactivité du réseau.
Ces structures de messages sont classiques et bien connues dans l'état de la technique.
Une analyse de l'arrivée de ces signaux dans le nœud correspondant permet d'optimiser le fonctionnement de celui-ci. Ainsi par exemple les moyens formant automate de communication peuvent être adaptés pour déclencher l'activation de la communication d'informations du nœud avec ses nœuds voisins à la suite du début de la réception d'informations de chacun de ceux- ci.
Ainsi par exemple dans le cas illustré sur cette figure 19, les moyens formant automate de communication de ce nœud surveillent la réception des informations sur les ports correspondants de ce nœud pour, lorsque le réseau est prêt c'est-à-dire notamment que le temps d'attente inter trame « IDLE » a été respecté et après avoir reçu sur ces deux ports par exemple la portion de préambule et la portion de début de trame respectivement 70 et 71 , sur chaque port, déclencher l'activation de la communication d'informations du nœud avec ses noeuds voisins, en provoquant la réémission vers ces nœuds voisins de façon synchrone, des préambules des messages reçus.
Ainsi dès le début de la réception de la trame la plus en retard comme par exemple dans le cas illustré, la trame B, il est possible d'anticiper la transmission des préambules de ces messages pour déclencher par anticipation, l'activation de la communication.
Ceci correspond à la situation décrite par 1 sur cette figure 19.
A la fin de la réception des deux trames A et B, on peut alors démarrer l'émission du signal de début de trame S des trames à transmettre comme cela est illustré par la situation 2 sur cette figure 19.
En 3 on décrit une situation dans laquelle on ne peut pas anticiper la transmission du préambule car le réseau n'est pas prêt, le temps d'attente inter trame « IDLE » n'étant pas respecté.
Enfin on a représenté sur la figure 20, une portion de réseau pour illustrer un dysfonctionnement possible d'un réseau selon l'invention.
Ainsi par exemple et comme cela a été indiqué précédemment, chaque nœud est adapté pour commuter en mode de fonctionnement en miroir de renvoi des informations vers le nœud voisin suivant en cas de détection d'un dysfonctionnement d'un nœud voisin précédent par les moyens formant automate de communication du nœud courant.
Ainsi par exemple dans cette figure 20, le nœud courant est désigné par la référence générale 80, le nœud précédent par la référence générale 81 et le nœud suivant par la référence générale 82 dans le réseau. Ces nœuds sont raccordés par des moyens de transmission d'informations.
Ainsi par exemple si le nœud 80 et si plus particulièrement les moyens formant automate de communication de celui-ci, détectent un dysfonctionnement du nœud précédent 81 , les moyens formant automate de communication du nœud 80 provoquent alors la commutation de ce nœud 80 en mode de fonctionnement en miroir de renvoi des informations vers le nœud suivant 82.
De plus les moyens formant automate de communication du nœud courant 80 peuvent également être adaptés pour lancer une phase de diagnostic de défaut de fonctionnement du nœud précédent 81 et/ou de rétablissement de la communication d'informations avec ce nœud précédent 81 , détecté comme présentant un défaut de fonctionnement.
Ainsi par exemple les moyens formant automate de communication peuvent être adaptés pour mettre en œuvre l'un ou plusieurs des tests choisis dans le groupe comprenant des tests/contrôles :
d'intégrité des informations,
de cohérence des informations,
de longueur des informations,
de densité de trafic des informations, et/ou
de datage des informations,
de cohérence de séquencement,
du vieillissement.
Bien entendu d'autres tests peuvent être envisagés.
On conçoit alors que tout ceci présente un certain nombre d'avantages par rapport aux réseaux de l'état de la technique, notamment pour la détection d'un nœud défaillant par un nœud sain ou la garantie de l'isolation d'un nœud défaillant afin qu'il ne puisse pas produire des information erronées vers les autres nœuds.

Claims

REVENDICATIONS \ - Réseau de transmission d'informations, du type comportant des nœuds fonctionnels (2, 3, 4 ; 10 ; 20 ; 30) raccordés en série par des moyens de transmission d'informations (5, 6, 7, 8 ; 1 1 ; 12), dans lequel les informations se présentent sous la forme de messages discrets se propageant de nœud en nœud (2, 3, 4 ; 10 ; 20 ; 30) dans le réseau, caractérisé en ce que :
- les moyens de transmission d'informations (5, 6, 7, 8 ; 1 1 ; 12) entre les nœuds (2, 3, 4 ; 10 ; 20 ; 30) sont bidirectionnels pour permettre à des informations de se propager dans les deux sens de circulation du réseau,
- chaque nœud (2, 3, 4 ; 10 ; 20 ; 30) comporte au moins un premier et un deuxième ports associés, d'entrée/sortie d'informations (13, 14 ; 21 , 22 ; 31 , 32, 33), raccordés par des moyens de transmission d'informations correspondants (5, 6, 7, 8 ; 1 1 ; 12) à des nœuds voisins et dont le fonctionnement est piloté par des moyens formant automate de communication (15), entre un mode de fonctionnement en réception asynchrone d'informations de ses nœuds voisins et un mode de fonctionnement en émission synchrone d'informations vers ses nœuds voisins,
- et en ce que l'automate de communication (15) est adapté pour déclencher l'activation de la communication d'informations du nœud avec ses nœuds voisins à la suite du début (71 , SOF) de la réception d'informations de chacun de ceux-ci et que le réseau est prêt.
2. - Réseau de transmission d'informations selon la revendication 1 , caractérisé en ce que la partie des informations dont la réception déclenche l'activation de la communication, est formée par un signal de début de trame (71 , SOF) de message.
3. - Nœud de réseau de transmission d'informations destiné à un réseau selon l'une quelconque des revendications précédentes.
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