Note : Les descriptions sont présentées dans la langue officielle dans laquelle elles ont été soumises.
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Procédé et dispositif de synchronisation et de datation pour équipements
d'un réseau de communication de type AFDX
La présente invention concerne la synchronisation d'équipements dans
un réseau de communication embarqué et plus particulièrement un procédé et un
dispositif de synchronisation d'horloge et de datation pour des équipements
d'un
réseau de communication de type AFDX ou Ethernet.
Il est fréquent, dans des applications de test, de mesure ou
d'automatisation, de synchroniser précisément les horloges locales
d'équipements
pour qu'ils partagent une heure commune. A titre d'illustration, un tel
mécanisme de
synchronisation est mis en oeuvre dans des applications de test et de mesure
pour
aéronefs visant la mesure de jauges de contrainte. Il permet de corréler les
données
échangées avec une échelle temporelle.
A ces fins, un équipement disposant d'une horloge précise, par exemple
un équipement pourvu d'un récepteur GPS (sigle de Global Positioning System en
terminologie anglo-saxonne) ou connecté à un tel récepteur, est généralement
responsable de la diffusion de l'heure à tous les équipements concernés.
Selon une solution courante, une liaison dédiée, précisément
caractérisable en termes de temps de transfert, est utilisée pour assurer
l'acheminement de messages de datation. Le protocole IRIG (acronyme de Inter-
Range Instrumentation Group en terminologie anglo-saxonne) 200-98 utilise ce
principe illustré sur la figure 1.
Le réseau embarqué 100 de type AFDX (sigle d'Avionics Full-Duplex
Switched Ethernet en terminologie anglo-saxonne) comprend ici des
équipements 105-1 à 105-6 reliés entre eux par un commutateur 110.
L'équipement 105-1 étant ici relié à un récepteur GPS 115, il est considéré
comme étant l'équipement de référence en termes de synchronisation. Un lien
de datation 120 de type IRIG relie l'équipement 105-1 aux équipements
105-2 à 105-6, indépendamment du commutateur 110, c'est-à-dire
2
indépendamment des liens AFDX reliant le commutateur 110 aux équipements 105-
1 à 105-6.
L'équipement de référence 105-1 est chargé de diffuser un signal
d'horloge de référence, issue d'un signal GPS reçu par le récepteur GPS 115,
via le
lien spécifique 120, à tous les autres équipements (105-2 à 105-6) pour
permettre
leur synchronisation.
Bien que cette solution soit simple et efficace, elle présente néanmoins
des inconvénients liés, en particulier, à la nécessité de mise en oeuvre d'un
lien
supplémentaire, engendrant notamment des coûts de conception, de fabrication
et
de maintenance.
Une autre solution consiste à utiliser le standard IEEE 1588 permettant la
synchronisation et la datation précise à travers un réseau Ethernet. Ce
standard est
basé sur l'acheminement de messages de synchronisation et de messages de
datation à travers le même réseau de communication que celui utilisé pour
échanger des données. Selon ce standard, les commutateurs utilisés modifient
les
messages de datation pour inclure le temps de propagation des messages de
synchronisation. Les équipements terminaux collectent ces messages et
déterminent l'instant précis de leur réception afin de corriger leur horloge
locale en
conséquence.
Cette solution assure de bonnes performances. Cependant, sa mise en
oeuvre est complexe et nécessite que les commutateurs puissent générer des
trames de façon autonome.
Ainsi, bien qu'il existe des solutions pour synchroniser des équipements
dans un réseau de communication de type Ethernet ou AFDX et permettre la
datation de données et d'événements, ces solutions ne sont pas entièrement
satisfaisantes.
L'invention permet de résoudre au moins un des problèmes exposés
précédemment.
L'invention a ainsi pour objet un procédé de transmission de trames de
synchronisation dans un réseau de communication pour permettre la
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synchronisation d'une horloge locale d'au moins un équipement connecté audit
réseau de communication selon une horloge d'un équipement de référence
également connecté audit réseau de communication, ledit au moins un
équipement,
distinct dudit équipement de référence, étant relié à ce dernier via au moins
un
commutateur, ce procédé comprenant :
calcul d'un délai de transmission calculé étant différent d'un délai de
transmission fixe lorsqu'un délai de transmission précédant d'une trame de
synchronisation préalablement transmise par ledit au moins un commutateur est
également différent dudit délai de transmission fixe ;
réception d'au moins une trame de synchronisation par ledit au moins un
commutateur, ladite au moins une trame de synchronisation étant émise par
ledit
équipement de référence et comprenant une date d'émission de ladite au moins
une
trame de synchronisation selon ladite horloge dudit équipement de référence ;
transmission de ladite au moins une trame de synchronisation reçue par
ledit au moins un commutateur après le délai de transmission calculé à compter
de
la réception de ladite au moins une trame de synchronisation par ledit au
moins un
commutateur ; et
réception de ladite au moins une trame de synchronisation par ledit au
moins un équipement, l'horloge locale dudit au moins un équipement étant
synchronisée après réception de ladite au moins une trame de synchronisation
selon au moins ladite date d'émission, une date de réception de ladite au
moins une
trame de synchronisation par ledit au moins un équipement, et ledit délai de
transmission fixe.
Le procédé selon l'invention permet ainsi de garantir un délai de
transmission constant, au moins en moyenne, des trames de synchronisation
utilisées pour synchroniser des horloges locales d'équipements dans un réseau
de
communication.
Ledit délai est avantageusement déterminé en fonction de la longueur de
la plus longue trame pouvant être transmise par ledit commutateur de telle
sorte
.. que si, au moment de la réception d'une trame de synchronisation, la
transmission
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d'une trame dont la taille est la plus grande possible débute, le temps de
transmission de la trame de synchronisation reçue soit néanmoins respecté.
Selon un mode de réalisation particulier, le procédé comprend en outre
une étape de transmission d'une partie d'une trame durant ledit délai de telle
sorte
que le délai soit mis à profit pour transmettre des données reçues.
Toujours selon un mode de réalisation particulier, le procédé comprend
en outre une étape de calcul d'ajustement dudit délai, ledit ajustement étant
lié à un
délai de transmission d'une trame de synchronisation préalablement transmise
par
ledit commutateur afin que le délai de transmission des trames de
synchronisation
soit, en moyenne, constant.
- L'invention a également pour objet un procédé de synchronisation
d'une horloge locale d'un équipement par rapport à une horloge d'un équipement
de
référence, ledit équipement et ledit équipement de référence appartenant à un
réseau de communication et étant relié l'un à l'autre via au moins un
commutateur,
le procédé comprenant :
- réception, par ledit au moins un commutateur, d'au moins une trame
de synchronisation émise par ledit équipement de référence, ladite au moins
une
trame de synchronisation comprenant une date d'émission de ladite au moins une
trame de synchronisation selon ladite horloge dudit équipement de référence ;
- transmission de ladite au moins une trame de synchronisation par ledit
au moins un commutateur après un délai de transmission calculé à compter de la
réception de ladite au moins une trame de synchronisation par ledit
commutateur,
ledit délai de transmission calculé étant calculé différent d'un délai de
transmission
fixe lorsqu'un délai de transmission précédent d'une trame de synchronisation
préalablement transmise par ledit au moins un commutateur est également
différent
dudit délai de transmission fixe ;
- réception de ladite au moins une trame de synchronisation par ledit
équipement ;
- calcul d'une date d'émission théorique de ladite au moins une trame
de synchronisation selon une date de réception de ladite au moins une trame de
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synchronisation par ledit équipement et un délai fixe lié à audit délai de
transmission
calculé ; et,
- synchronisation de ladite horloge locale dudit équipement selon ladite
date d'émission théorique et ladite date d'émission comprise dans ladite au
moins
une trame de synchronisation.
Le procédé selon l'invention permet ainsi de synchroniser une horloge
locale d'un équipement relié à un réseau de communication par rapport à une
horloge d'un équipement distinct sans nécessiter de lien spécifique et sans
que les
commutateurs utilisés dans le réseau de communication n'aient besoin
d'analyser
ou de modifier le contenu des trames transmises ni de générer de nouvelles
trames.
Selon un mode de réalisation particulier, le procédé comprend en outre
une étape de calcul dudit délai selon ledit au moins un délai de transmission
et la
topologie dudit réseau de communication.
Toujours selon un mode de réalisation particulier, ladite étape de
synchronisation comprend une étape de calcul d'une moyenne de différences
entre
une date d'émission théorique d'une trame de synchronisation et une date
d'émission correspondante comprise dans une trame de synchronisation, ladite
moyenne étant établie pour une pluralité de trames de synchronisation reçues
de
telle sorte que si le délai est, en moyenne, constant, la synchronisation de
l'horloge
locale soit aussi précise que possible.
- L'invention a également pour objet support non-transitoire lisible par
ordinateur, ledit support comprenant des instructions qui, lorsqu'elles sont
exécutées par un ordinateur, permettent l'ordinateur de :
- calculer un délai de transmission calculé étant différent d'un délai de
transmission fixe lorsqu'un délai de transmission précédent d'une trame de
synchronisation préalablement transmise par au moins un commutateur est
également différent dudit délai de transmission fixe ;
- recevoir au moins une trame de synchronisation émise par une
équipement de référence, ladite au moins une trame de synchronisation
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5a
comprenant une date d'émission de ladite au moins une trame de synchronisation
selon une horloge dudit équipement de référence ;
- transmettre ladite au moins une trame de synchronisation après ledit
délai de transmission calculé à compter d'une réception de ladite au moins une
trame de synchronisation par ledit au moins un commutateur ; et
- synchroniser une horloge locale dudit au moins un équipement après
réception de ladite au moins une trame de synchronisation par ledit au moins
un
équipement, ladite horloge locale étant synchronisée selon ladite date
d'émission,
une date de déception de ladite au moins une trame de synchronisation par
ledit au
.. moins équipement, et ledit délai de transmission fixe.
L'invention a également pour objet un aéronef comprenant un
commutateur pour transmettre des trames de synchronisation dans un réseau de
communication pour permettre la synchronisation d'une horloge locale d'au
moins
un équipement connecté audit réseau de communication selon un horloge d'un
équipement de référence également connecté audit réseau de communication,
ledit
au moins un équipement étant relié audit équipement de référence via le
commutateur, le commutateur comprenant :
un module de calcul configuré à calculer un délai de
transmission calculé étant différent d'un délai de transmission fixe lorsqu'un
délai de
transmission précédent d'une trame de synchronisation préalablement transmise
par le commutateur est également différent du délai de transmission fixe ;
un récepteur configuré à recevoir au moins une trame de
synchronisation émise par ledit équipement de référence, ladite au moins une
trame
de synchronisation comprenant une date d'émission de ladite au moins une trame
de synchronisation selon ladite horloge dudit équipement de référence ; et
un transmetteur configuré à transmettre ladite au moins une trame de
synchronisation après le délai de transmission calculé à compter de la
réception de
ladite au moins une trame de synchronisation par le commutateur, l'horloge
locale
dudit au moins un équipement étant synchronisée après réception de ladite au
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moins une trame de synchronisation par ledit au moins un équipement, ladite
horloge locale étant synchronisée selon ladite date d'émission, une date de
déception de ladite au moins une trame de synchronisation par ledit au moins
équipement, et ledit délai de transmission fixe.
- Finalement, l'invention a pour objet un commutateur configuré pour
transmettre des trames de synchronisation dans un réseau de communication pour
permettre la synchronisation d'une horloge locale d'au moins un équipement
connecté audit réseau de communication selon une horloge d'un équipement de
référence également connecté audit réseau de communication, ledit au moins un
équipement étant relié audit équipement de référence via le commutateur, le
commutateur comprenant :
- un module de calcul configuré à calculer un délai de transmission
calculé étant différent d'un délai de transmission fixe lorsqu'un délai de
transmission
précédent d'une trame de synchronisation préalablement transmise par le
commutateur est également différent du délai de transmission fixe ;
- un récepteur configuré à recevoir au moins une trame de
synchronisation émise par ledit équipement de référence, ladite au moins une
trame
de synchronisation comprenant une date d'émission de ladite au moins une trame
de synchronisation selon ladite horloge dudit équipement de référence ; et
un transmetteur configuré à transmettre ladite au moins une trame de
synchronisation après le délai de transmission calculé à compter de la
réception de
ladite au moins une trame de synchronisation par le commutateur, l'horloge
locale
dudit au moins un équipement étant synchronisée après réception de ladite au
moins une trame de synchronisation par ledit au moins un équipement, ladite
horloge locale étant synchronisée selon ladite date d'émission, une date de
déception de ladite au moins une trame de synchronisation par ledit au moins
équipement, et ledit délai de transmission fixe.
Les avantages procurés par ce programme d'ordinateur, ce dispositif et
cet aéronef sont similaires à ceux évoqués précédemment.
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=
5c
D'autres avantages, buts et caractéristiques de la présente invention
ressortent de la description détaillée qui suit, faite à titre d'exemple non
limitatif, au
regard des dessins annexés dans lesquels :
- la figure 1 représente schématiquement un réseau de communication
reliant plusieurs équipements synchronisés par un mécanisme basé sur le
protocole
IRIG 200-98;
- la figure 2 illustre schématiquement le format d'une trame de données
échangée dans un réseau de type AFDX ;
- la figure 3 illustre un exemple de commutateur de trames d'un réseau
de communication de type AFDX comprenant quatre ports bidirectionnels ;
- la figure 4 illustre un exemple de trafic dans un commutateur tel que
celui présenté en référence à la figure 3 ;
- la figure 5 illustre un exemple de transmission d'une trame de
synchronisation dans un commutateur tel que celui présenté en référence à la
figure
3;
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=
6
- la figure 6 illustre schématiquement un exemple de réseau de
communication reliant plusieurs équipements synchronisés par un mécanisme
conforme à l'invention ;
- la figure 7 illustre schématiquement un exemple de certaines
étapes du procédé mis en oeuvre dans un commutateur pour transmettre des
trames de synchronisation selon un délai constant ou en moyenne constant ;
- la figure 8 illustre un exemple d'architecture de commutateur
adapté à mettre en oeuvre l'algorithme décrit en référence à la figure
précédente ;
- la figure 9 illustre schématiquement un exemple de certaines
étapes de l'algorithme mis en oeuvre dans un équipement pour synchroniser
son horloge locale selon une trame de synchronisation reçue ; et,
- la figure 10 illustre un exemple d'architecture d'un équipement
adapté à mettre en oeuvre l'algorithme décrit en référence à la figure 9.
L'invention a pour objet la synchronisation d'horloges de plusieurs
équipements reliés à un réseau de communication de type AFDX sans
nécessiter de liaison dédiée, ni utiliser de protocole complexe. Pour assurer
la
synchronisation, les commutateurs utilisés ne doivent ni modifier les messages
en transit, ni générer de nouveaux messages.
De façon générale, l'invention vise un mécanisme selon lequel le
temps de transmission de messages spécifiques utilisés pour la synchronisation
et la datation, à travers un commutateur d'un réseau de communication de type
AFDX, est constant ou, en moyenne, constant, quelque soit le trafic sur les
différents ports du commutateur. A ces fins, les commutateurs utilisés
comprennent un mécanisme selon lequel la transmission des messages
spécifiques utilisés pour la synchronisation et la datation est retardée pour
assurer un temps de propagation constant ou, en moyenne, constant.
Par ailleurs, les messages spécifiques utilisés pour la
synchronisation et la datation, émis par un équipement de référence,
comprennent leur date d'émission. Ainsi, connaissant la date d'émission du
message, sa date de réception et son temps de propagation jusqu'à un
équipement particulier, ce dernier peut calculer une erreur de date en
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comparant la date d'émission avec la date de réception à laquelle a été
soustrait le temps de propagation et se synchroniser précisément avec
l'équipement de référence.
Il est rappelé que le protocole AFDX, décrit dans la partie 7 de la
norme ARINC 664, utilise le standard de communication Ethernet (norme IEEE
802.3). Un réseau de communication de type AFDX est constitué
d'équipements terminaux, aussi appelés End Systems en terminologie anglo-
saxonne, et de commutateurs de trames, aussi appelés Switch en terminologie
anglo-saxonne, reliés entre eux par des liens de communication. Typiquement,
chaque commutateur possède plusieurs ports de communication reliés aux
équipements et aux autres commutateurs.
Comme illustré sur la figure 2, chaque trame AFDX 200 échangée à
travers le réseau de communication contient un champ 205 appelé VL (sigle de
Virtuel Link en terminologie anglo-saxonne) qui est utilisé par les
commutateurs
pour déterminer l'acheminement des trames à travers le réseau ainsi qu'un
champ 210 de données et de paramètres.
A chaque instant, les commutateurs sont amenés à recopier les
trames reçues vers un ou plusieurs ports de sortie en fonction d'une table de
commutation. Si plusieurs trames reçues doivent être acheminées vers un
même port de sortie, ces trames sont stockées dans une mémoire tampon du
commutateur pour être émises à la suite, Il en résulte que, pour une trame, le
temps de traversée d'un commutateur dépend du trafic sur le réseau de
communication.
La figure 3 illustre un exemple de commutateur de trames d'un
réseau de communication de type AFDX comprenant quatre ports
bidirectionnels. Le commutateur 300 comprend ici les ports 305-1 à 305-4. Le
port 305-1 correspond par exemple au port 1, le port 305-2 au port 2, le port
305-3 au port 3 et le port 305-4 au port 4. Lorsqu'une trame est reçue sur un
port, le commutateur examine le champ VL de la trame reçue et, en fonction de
la table de communication mémorisée dans le commutateur, détermine les
ports de sortie sur lesquels doit être recopiée la trame reçue.
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8
Un exemple de table de commutation est donné en annexe (table 1).
Selon cet exemple, les trames dont le champ VL est égal à un et reçues par le
port 1 doivent être transmises aux ports de sortie 2, 3 et 4, les trames dont
le
champ VL est égal à deux et reçues par le port 1 doivent être transmises au
port de sortie 4 et ainsi de suite.
La figure 4 illustre un exemple de trafic dans un commutateur tel que
celui présenté en référence à la figure 3. Les trames reçues par chacun des
ports sont transmises aux autres ports selon la valeur du champ VL de chaque
trame, la référence du port d'entrée et le contenu de la table de commutation
donnée en annexe.
Les quatre premières lignes représentent ici les trames reçues par
les quatre ports du commutateur en fonction du temps. Par exemple, le port 1
reçoit une trame ayant un champ VL égal à 1, puis une trame ayant un champ
VL égal à 2 et ainsi de suite. Les quatre lignes suivantes représentent les
trames transmises par les quatre ports du commutateur en fonction du temps.
Par exemple, le port 1 transmet une trame ayant un champ VL égal à 4, puis
une trame ayant un champ VL égal à 3 et ainsi de suite.
Comme représenté, le temps de traversée des trames dans le
commutateur est variable et dépend de l'occupation du réseau de
.. communication. A titre d'illustration, la trame 400 dont le champ VL est
égal à 7,
reçue sur le port 2 à l'instant t1, est émise par les ports 1 et 3,
conformément à
la table de commutation utilisée, aux instants t2 et t3, respectivement,
l'instant t3
étant différent de l'instant t2.
Les commutateurs de trames de type AFDX disposent généralement
de plusieurs files d'attente en émission associées à plusieurs niveaux de
priorités. Ils déterminent le niveau de priorité de chaque trame à partir du
contenu du champ VL.
Conformément à l'invention, les messages spécifiques utilisés pour
la synchronisation et la datation, appelés messages ou trames de
synchronisation, sont acheminés sur une file de haute priorité et utilisent
une
valeur réservée du champ VL. Comme indiqué précédemment et afin d'assurer
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une heure unique pour tous les équipements, ces messages contiennent la
date exacte de leur émission par l'équipement de référence.
Selon un premier mode de réalisation, un commutateur recevant une
trame de synchronisation attend durant un délai prédéterminé, supérieur ou
égal à la durée du message de longueur maximale, avant de la transmettre. Le
délai prédéterminé est, par exemple, de 123 ils pour une trame de 1 518 octets
lorsque le débit de communication des ports de sortie (ou du port de sortie le
plus lent) est de 100Mbps. Le délai prédéterminé est, de préférence, estimé
avant l'échange de trames et mémorisé dans chaque commutateur. Il est
observé que, selon la configuration du réseau et les spécifications des
trames,
les délais prédéterminés utilisés par chaque commutateur du réseau peuvent
être différents.
Durant ce temps d'attente, si une trame est en cours de transmission
sur un port de sortie, sa transmission continue normalement.
A l'issue de ce délai, le commutateur transmet la trame de
synchronisation puis continue l'acheminement des autres trames de façon
standard.
Chaque équipement recevant une trame de synchronisation doit être
capable de dater précisément l'instant de sa réception. Pour connaître la date
d'émission théorique de ce paquet, l'équipement soustrait à la date de
réception
un délai fixe, dépendant de la position de cet équipement dans le réseau et du
débit de chaque liaison utilisée pour la transmission de cette trame. Ce délai
fixe peut ainsi être calculé en cumulant les temps de transfert liés à chaque
commutateur traversé et les temps de propagation liés à chaque lien utilisé.
La différence de temps entre la date d'émission théorique calculée et
la date d'émission réelle reçue dans la trame de synchronisation est utilisée
pour ajuster l'horloge locale de l'équipement.
Chaque équipement recevant le message de synchronisation peut
ainsi ajuster sa propre horloge à partir de l'instant de réception du message
de
synchronisation et du temps fixe de propagation à travers le réseau.
La figure 5 illustre un exemple de transmission d'une trame de
synchronisation 500 dans un commutateur tel que celui présenté en référence à
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la figure 3. Celle-ci est ici reçue sur le port 1 à un instant t1 et transmise
via les
ports 2, 3 et 4 à un même instant t2. La différence de temps entre les
instants ti
et t2 correspond au délai prédéterminé utilisé par le commutateur.
Selon un second mode de réalisation, pouvant notamment être mis
5 en oeuvre
lorsqu'un commutateur n'est pas capable de garantir un délai de
propagation constant pour chaque trame de synchronisation, il est fait en
sorte
que le délai de propagation moyen soit constant.
Ainsi, à titre d'illustration, un commutateur peut être configuré pour
mettre en oeuvre un temps de propagation de 500jus pour la transmission des
10 trames de synchronisation. Si, en raison des mécanismes de séquencement
internes ou de l'occupation du réseau de communication cette trame n'est
transmise effectivement qu'après 540ps, la prochaine trame de synchronisation
devra être transmise après 460ps, pour compenser le retard précédent. Le délai
de propagation de chaque trame de synchronisation est ainsi corrigé de
l'erreur
impactant le délai de propagation de la ou des trames de synchronisation
précédentes.
Les équipements recevant ces trames de synchronisation effectuent
une moyenne des instants d'arrivée des trames de synchronisation pour
calculer une heure précise.
Il est observé ici que le réseau de communication utilisé de type
AFDX peut être redondé. Le cas échéant, les trames de synchronisation sont
acheminées simultanément sur les deux réseaux. En outre, l'équipement
servant de référence pour l'horloge peut être lui aussi être redondé pour
garantir le fonctionnement en cas de panne simple.
Le mécanisme selon l'invention permet notamment d'obtenir une
précision de l'ordre de 10 microsecondes à travers tout un réseau AFDX. Pour
augmenter la précision, il peut être nécessaire de tenir compte du temps de
propagation à travers les câbles et les composants d'adaptation utilisés.
La figure 6 illustre schématiquement un exemple de réseau de
communication reliant plusieurs équipements synchronisés par un mécanisme
conforme à l'invention.
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Le réseau de communication 600 représenté est ici constitué d'un
équipement de référence 605 connecté à un récepteur GPS 610,
d'équipements terminaux 615-1 à 615-4, génériquement référencés 615, et de
commutateurs 620-1 et 620-2 reliant les équipements 605 et 615 entre eux. Les
équipements terminaux 615 disposent de mécanismes permettant de dater, par
rapport à une horloge locale, les messages reçus en fonction d'un délai de
réception fixe.
L'équipement de référence 605 est ici chargé de générer
périodiquement des trames de synchronisation sur le réseau de communication
de type AFDX. Il intègre une horloge précise contrôlée par le récepteur GPS
610 servant de référence temporelle. Cet équipement maîtrise précisément
l'instant d'émission des trames de synchronisation. Les équipements terminaux
615 reçoivent les trames de synchronisation générées par l'équipement de
référence 605.
Comme décrit précédemment, les commutateurs de trames 620-1 et
620-2 sont configurés pour que les trames de synchronisation soient traitées
dans une file d'attente dédiée (haute priorité) permettant un temps de
propagation constant en fonction d'un délai prédéterminé calculé selon la
longueur de la trame transmise la plus longue et du débit des ports de
transmission. Ce délai prédéterminé peut notamment être égal à 123 s si la
trame la plus longue est de 1 518 octets et le débit de communication des
ports
de sortie (ou du port de sortie le plus lent) est de 100Mbps.
Comme illustré, les équipements 615-1 et 615-2 reçoivent les trames
de synchronisation de l'équipement 605 via le commutateur 620-1 tandis que
les équipements 615-3 et 615-4 reçoivent les trames de synchronisation de
l'équipement 605 via les commutateurs 620-1 et 620-2. Par conséquent, les
équipements 615-1 et 615-2 reçoivent les trames de synchronisation après un
retard fixe de 123 s (hors délai induit par les liens de communication) induit
par
le commutateur 620-1 et les équipements 615-3 et 615-4 reçoivent les trames
de synchronisation avec un retard fixe de 246 s (toujours hors délai induit
par
les liens de communication) correspondant au cumul des retards de 123 s
induits par les commutateurs 620-let 620-2. Connaissant ces retards, la date
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d'émission des trames de synchronisation et leur date de réception, les
équipements 615 peuvent ajuster leur horloge locale.
La figure 7 illustre schématiquement un exemple de certaines étapes
du procédé mis en uvre dans un commutateur pour transmettre des trames
de synchronisation selon un délai constant ou en moyenne constant.
Comme illustré une première étape a pour objet la réception d'une
trame (étape 700). La nature de cette trame est ensuite testée pour déterminée
s'il s'agit ou non d'une trame de synchronisation (étape 705). Comme indiqué
précédemment, une trame de synchronisation comprend, de préférence, un
champ VL ayant une valeur particulière permettant de l'identifier.
Si la trame reçue n'est pas une trame de synchronisation, la trame
en cours de transmission et les trames préalablement reçues et mémorisées
sont transmises de façon standard (étape 710).
Si, au contraire, la trame reçue est une trame de synchronisation et
si une trame est en cours de transmission, cette dernière continue à être
transmise de façon standard (étape 715). Parallèlement, un compteur temporel
est déclenché pour effectuer une temporisation dont la longueur est définie
selon un délai prédéterminé si le commutateur est capable de transmettre une
trame précisément après un tel délai ou après un délai calculé dans le cas
contraire (étape 725).
Si la temporisation est effectuée selon un délai calculé, celui-ci est
préalablement calculé (étape 720). Ce calcul consiste à déterminer le délai
observé pour la transmission de la trame de synchronisation précédente et à
comparer ce délai avec le délai prédéterminé pour calculer le délai optimal
selon lequel, après la transmission de la trame de synchronisation en cours,
le
délai moyen observé avant la transmission des trames de synchronisation soit
aussi proche que possible du délai prédéterminé. Ce délai calculé est de
préférence supérieur à un premier seuil prédéterminé et inférieur à un second
seuil prédéterminé pour éviter une erreur de synchronisation. En d'autres
termes, chaque transmission de trame de synchronisation doit, le cas échéant,
compenser le décalage de la transmission de la trame de synchronisation
précédente.
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Ainsi, à titre d'illustration, si le délai nominal de transmission d'une
trame de synchronisation est de 500 s et si la première trame de
synchronisation est transmise après 520 s, il y a un retard de 20 s (520-500)
à
rattraper. Le délai de transmission de la seconde trame de synchronisation
doit
donc être de 480 s (500-20). Si la seconde trame est transmise après 400 s, il
y a une avance de 80 s (400-480). Le délai de transmission de la troisième
trame de synchronisation doit donc être de 580 s (500+80). Si la troisième
trame de synchronisation est effectivement transmise avec un délai de 5800s,
le délai de transmission des trames de synchronisation est constant en
moyenne ((520+400+580)/3 = 500 s). En outre, la précision de cette moyenne
est bornée et ne dépend pas du trafic sur le réseau.
Lorsque le délai prédéterminé ou calculé est écoulé, c'est-à-dire en
fin de temporisation, la trame de synchronisation est transmise de façon
standard sur les ports identifiés dans la table de commutation utilisée (étape
730).
Comme représenté par la flèche pointillée, le processus se poursuit
tant qu'il n'est pas arrêté et que des trames sont reçues.
Un commutateur adapté à transmettre des trames de
synchronisation selon un délai constant ou en moyenne constant
conformément, par exemple, à l'algorithme illustré sur la figure 7, est
représenté
sur la figure 8.
Il s'agit ici d'un commutateur 800 ayant quatre ports d'entrée E et de
sortie S. Il comprend un élément de commutation 805, une mémoire de
configuration 810, une pluralité de mémoires tampons 815-1 à 815-4, ou files
d'attente, génériquement référencées 815, une mémoire tampon 820, une
pluralité de multiplexeurs 825-1 à 825-4, génériquement référencés 825, et un
système de contrôle central 830, par exemple un microcontrôleur.
L'élément de commutation 805 est contrôlé par le système de
contrôle centrale pour recopier des paquets de données reçus en entrée vers
des ports de sortie, via les mémoires tampons 815-1 à 815-4 et 820, en
fonction
de données de configuration mémorisées ici dans la mémoire de configuration
810. Les mémoires tampons 815-1 à 815-4 sont chacune associées à un port
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de sortie. Elles sont utilisées pour mémoriser des paquets de données reçus de
l'élément de commutation 805 et prêts à être re-émis vers le port de sortie
correspondant. La mémoire tampon 820 est également reliée à chaque port de
sortie. Elle est utilisée pour mémoriser des trames de synchronisation reçues
de l'élément de commutation 805 et prêtes à être re-émises vers les ports de
sortie.
Chaque port de sortie est relié à une mémoire tampon 815 et à la
mémoire tampon 820 via un multiplexeur 825 contrôlé par système de contrôle
central 830 qui sélectionne les données transmises sur chaque port de sortie
afin, notamment, de déclencher l'émission retardée des trames de
synchronisation.
La figure 9 illustre schématiquement un exemple de certaines étapes
de l'algorithme mis en uvre dans un équipement pour synchroniser son
horloge locale selon une trame de synchronisation reçue.
Lors de la réception d'une trame (étape 900), sa date de réception
est mémorisée temporairement (étape 905). Un test est alors réalisé pour
déterminer la nature de la trame reçue (étape 910), c'est-à-dire ici pour
déterminer s'il s'agit ou non d'une trame de synchronisation. Comme décrit
précédemment, une trame de synchronisation comprend, de préférence, un
champ VL ayant une valeur particulière permettant de l'identifier.
Si la trame reçue n'est pas une trame de synchronisation, elle est
traitée de façon standard (étape 915) et sa date de réception est ignorée.
Si, au contraire, la trame reçue est une trame de synchronisation, la
date d'émission de la trame, contenue dans son champ de données et
paramètres est extraite (étape 920). La date d'émission théorique de la trame
est alors calculée (étape 925) par soustraction du délai de transmission à la
date de réception mémorisée. Comme indiqué précédemment, le délai de
transmission est constant. Il est calculé selon la topologie du réseau de
communication et des délais de transmission de chaque commutateur traversé
par la trame de synchronisation reçue. La date d'émission théorique est alors
comparée à la date d'émission reçue dans la trame de synchronisation pour
mettre à jour l'horloge locale de l'équipement (étape 930).
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Comme représenté par la flèche pointillée, le processus se poursuit
tant qu'il n'est pas arrêté et que des trames sont reçues.
Un exemple d'architecture d'un équipement adapté à mettre en
oeuvre l'algorithme décrit en référence à la figure 9 est illustré sur la
figure 10.
5 Le dispositif
1000 comporte ici un bus de communication 1002
auquel sont reliés :
- une unité centrale de traitement ou microprocesseur 1004 (CPU,
Central Processing Unit) ;
- une mémoire morte 1006 (ROM, acronyme de Read Only Memory
10 en
terminologie anglo-saxonne) pouvant comporter des programmes mettant en
uvre un algorithme similaire à celui représenté sur la figure 9;
- une mémoire vive ou mémoire cache 1008 (RAM, acronyme de
Random Access Memory en terminologie anglo-saxonne) comportant des
registres adaptés à enregistrer des variables et paramètres créés et modifiés
au
15 cours de l'exécution des programmes précités ; et,
- une interface de communication 1010 adaptée à transmettre et à
recevoir des données.
Les trames de données et de synchronisation sont ainsi reçues via
l'interface 1010, mémorisées dans la mémoire 1008 pour être analysées selon
l'algorithme décrit précédemment et permettre la mise à jour de l'horloge
locale.
Le bus de communication permet la communication et
l'interopérabilité entre les différents éléments inclus dans le dispositif
1000 ou
reliés à lui. La représentation du bus n'est pas limitative et, notamment,
l'unité
centrale est susceptible de communiquer des instructions à tout élément du
dispositif 1000 directement ou par l'intermédiaire d'un autre élément du
dispositif 1000.
Le code exécutable de chaque programme permettant au dispositif
programmable de mettre en oeuvre les processus selon l'invention, peut être
stocké, par exemple, en mémoire morte 1006.
Selon une autre variante, le code exécutable des programmes
pourra être reçu, au moins partiellement, par l'intermédiaire de l'interface
1010.
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De manière plus générale, le ou les programmes pourront être
chargés dans un des moyens de stockage du dispositif 1000 avant d'être
exécutés.
L'unité centrale 1004 va commander et diriger l'exécution des
instructions ou portions de code logiciel du ou des programmes selon
l'invention, instructions qui sont stockées dans la mémoire morte 1006 ou dans
d'autres éléments de stockage. Lors de la mise sous tension, le ou les
programmes qui sont stockés dans une mémoire non volatile, par exemple la
mémoire morte 1006, sont transférés dans la mémoire vive 1008 qui contient
alors le code exécutable du ou des programmes selon l'invention, ainsi que des
registres pour mémoriser les variables et paramètres nécessaires à la mise en
oeuvre de l'invention.
Naturellement, pour satisfaire des besoins spécifiques, une personne
compétente dans le domaine de l'invention pourra appliquer des modifications
dans la description précédente.
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=
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ANNEXE
VL Port source)> Ports
destination
1 1 2, 3, 4
2 1 4
3 3 1,2
4 2 1, 3, 4
4 2,3
6 4 2,3
7 2 1,3
8 1 2,4
5
Table 1
