FR2937817A1 - Procede de synchronisation temporelle, equipements principal et secondaire pour la mise en oeuvre de ce procede, procede de fonctionnement de ces equippements principal et secondaire - Google Patents

Abstract

Ce procédé de synchronisation temporelle, au travers d'un réseau asynchrone, d'une horloge esclave, contenue dans un équipement secondaire, et d'une horloge maître, contenue dans un équipement principal, comprend : - le cadencement du fonctionnement d'un adaptateur de couche physique avec un signal d'horloge verrouillé en phase sur l'horloge maître de manière à ce que chaque transition entre symboles transmis sur le réseau asynchrone coïncide avec un battement de l'horloge maître, et - le verrouillage (124) de la phase de l'horloge esclave sur les instants où se produisent des transitions entre les symboles transmis par l'équipement principal de manière à ce que chaque transition coïncide avec un battement de l'horloge esclave.

Description

PROCEDE DE SYNCHRONISATION TEMPORELLE, EQUIPEMENTS PRINCIPAL ET SECONDAIRE POUR LA MISE EN OEUVRE DE CE PROCEDE, PROCEDE DE FONCTIONNEMENT DE CES EQUIPPEMENTS PRINCIPAL ET SECONDAIRE.

L'invention concerne un procédé de synchronisation temporelle, au travers d'un réseau asynchrone, d'une horloges esclave, contenue dans un équipement secondaire et d'une horloge maître, contenue dans un équipement principal équipé d'un adaptateur de couche physique transmettant en permanence des symboles sur le réseau asynchrone. L'invention concerne également des procédés de fonctionnement de ces équipements principal et secondaire ainsi que ces équipements principal et secondaire. Le déposant connaît des procédés de synchronisation temporelle, au 15 travers d'un réseau asynchrone, d'horloges maître et esclave comportant en outre les étapes suivantes : ù la mesure d'instants absolus de réception ou d'émission de trames de synchronisation reçues ou transmises au travers du réseau asynchrone, à l'aide de l'horloge maître du côté équipement principal et à l'aide de l'horloge 20 esclave du côté équipement secondaire, ù l'échange entre les équipements principal et secondaire, au travers du réseau asynchrone, de trames d'informations contenant les instants absolus de réception ou d'émission mesurés à l'aide des horloges maître et esclave, et 25 ù la correction d'un décalage temporel entre les horloges maître et esclave en fonction des instants absolus mesurés et échangés entre l'équipement principal et l'équipement secondaire. Les instants absolus sont des dates décomptées à partir d'une origine commune à l'horloge maître et à toutes les horloges esclave. 30 Du fait de l'indépendance des horloges maître et esclave dans les procédés connus, l'horloge esclave peut dériver en temps et être décalée temporellement par rapport à l'horloge maître. Il est donc régulièrement nécessaire de synchroniser temporellement l'horloge esclave sur l'horloge maître. La synchronisation temporelle consiste à corriger la dérive et le 35 décalage temporel qui peuvent apparaître. On désigne ici par dérive ou drift en anglais le fait que les battements de l'horloge esclave n'ont pas exactement la même fréquence que ceux de l'horloge maître. Ainsi, au fur et à mesure que le temps s'écoule, un écart croissant apparaît entre les instants absolus indiqués par les horloges maître et 40 esclave.

On désigne ici par décalage temporel ou offset en anglais le fait qu'il existe un écart sensiblement constant au cours du temps entre les instants absolus indiqués par les horloges maître et esclave. Ce décalage temporel est par exemple le résultat d'une coupure de courant affectant uniquement soit l'équipement principal soit l'équipement secondaire. L'adaptateur de couche physique est un composant électronique qui convertit des bits d'informations à transmettre sur un réseau en un signal physique qui se propage au travers du réseau asynchrone. Par exemple, le signal physique est un signal électrique ou optique. Il correspond à la couche physique du modèle OSI (Open System Interconnection). Il est fréquemment désigné par l'anglicisme PHYceiver . Souvent, l'adaptateur de couche physique est un composant électronique mécaniquement distinct des autres composants réseaux tel que celui implémentant les fonctionnalités de la couche MAC (Media Access Control). Toutefois, ce n'est pas toujours le cas.

Dans les réseaux asynchrones, l'envoie d'une trame d'informations est typiquement déclenchée par une application. Ensuite, les trames d'informations sont préparées en respectant les spécifications des couches du modèle OSI. Le déclenchement de l'envoie de trames d'informations intervient de façon occasionnelle et non régulière dans le temps. Une trame d'informations est formée de bits d'informations qui sont transformés en symboles puis chaque symbole est associé par l'adaptateur de couche physique à un état particulier du signal physique transmis sur le réseau. Un symbole peut coder un seul bit d'information ou à une combinaison de plusieurs bits d'informations. Par exemple, un symbole correspond à une tension particulière sur un conducteur électrique du réseau. Un changement de symbole se traduit donc par un changement d'état du signal physique. L'instant où se produit un changement d'état du signal physique sur le réseau correspond à une transition entre deux symboles consécutifs. Classiquement, lorsque aucune trame d'informations n'est transmise, aucun symbole n'est émis sur le réseau asynchrone. Toutefois, dans les réseaux asynchrones les plus récents, tels que les réseaux Ethernet Gigabit (voir par exemple les normes IEEE802.3ab (1000BASE-T) ou IEEE802.3ae (10GBps)), il est prévu de transmettre des symboles prédéterminés sur le réseau même en absence de trame d'informations. Ainsi, l'adaptateur de couche physique transmet en permanence des symboles sur le réseau asynchrone. Plus précisément, lorsqu'une trame d'informations est transmise, les symboles transmis sont fonctions des bits d'informations contenus dans la trame à transmettre. Lorsqu'il n'existe aucune trame d'informations à transmettre, les symboles transmis sont des symboles prédéterminés imposés par un protocole de communication, par exemple, par le protocole Ethernet Gigabit. Ainsi, en permanence, des symboles sont transmis par l'adaptateur de couche physique au travers du réseau asynchrone. Typiquement, les étapes des procédés de synchronisation connues correspondent à un procédé de synchronisation temporel normalisé. Par exemple ce protocole de synchronisation temporel normalisé est le protocole connu sous l'acronyme PTP (Precision Time Protocol). Ce protocole est une norme IEEE portant la référence IEEE1588. Actuellement, la plus récente version de cette norme est la version 2. Dans ces protocoles, le temps absolu t1 d'émission d'une trame de synchronisation est mesuré par l'équipement principal. Ensuite, l'instant t2 de réception de cette trame est mesuré par l'équipement secondaire. L'équipement principal envoie également l'instant t1 mesuré à l'équipement secondaire dans une trame d'informations pour que celui-ci puisse estimer le temps de propagation de la trame de synchronisation à partir de la différence entre les instants t1 et t2. Sur un réseau asynchrone, ce temps de propagation varie de façon importante et souvent aléatoire. Par exemple, le temps de propagation varie en fonction du trafic sur le réseau. Toutefois, en réitérant fréquemment les étapes ci-dessus, il est possible d'estimer et de corriger le décalage temporel qui peut exister entre l'horloge maître et l'horloge esclave. Il est également possible d'estimer et de corriger la dérive de l'horloge esclave par rapport à l'horloge maître. Pour cela, des instants absolus de réception et d'émission de trame de synchronisation sont mesurés du côté équipement principal avec l'horloge maître et du côté équipement secondaire avec l'horloge esclave. Ainsi, pour que la synchronisation temporelle soit bonne, il est généralement admis que l'horloge maître et l'horloge esclave doivent être aussi précises que possible. Or, les horloges précises sont complexes et donc coûteuses. L'invention vise à proposer un procédé amélioré de synchronisation temporelle, au travers d'un réseau asynchrone, des horloges maître et esclave dans lequel l'horloge esclave n'a pas besoin d'être aussi précise que l'horloge maître. Elle a donc pour objet un procédé de synchronisation temporelle comprenant également : û le cadencement du fonctionnement de l'adaptateur de couche physique avec un signal d'horloge verrouillé en phase sur l'horloge maître de manière à ce que chaque transition entre symboles transmis sur le réseau asynchrone coïncide avec un battement de l'horloge maître, et û le verrouillage de la phase de l'horloge esclave sur les instants où se produisent des transitions entre les symboles transmis par l'équipement principal de manière à ce que chaque transition coïncide avec un battement de l'horloge esclave.

Le verrouillage en phase de deux signaux est toute technique permettant d'empêcher qu'une dérive en temps apparaisse et entre ces signaux. Ainsi, le verrouillage en phase empêche qu'un écart temporel entre les signaux augmente au fur et à mesure que le temps s'écoule. Ainsi, lorsque des signaux sont verrouillés en phase, des fronts montants, battements ou changements d'état qui se produisent dans l'un des signaux se produisent au même moment dans l'autre signal. On dit ici que les fronts montants, battements ou changements d'état d'un de ces signaux coïncident avec ceux de l'autre signal. Dans le procédé ci-dessus, le cadencement du fonctionnement de l'adaptateur de couche physique avec un signal d'horloge verrouillé en phase sur l'horloge maître permet d'obtenir un verrouillage en phase des transitions entre symboles sur l'horloge maître. Ainsi, les changements d'état du signal physique transmis sur le réseau coïncident avec des battements de l'horloge maître. Le signal physique transmis sur le réseau asynchrone incorpore donc en permanence une information sur la fréquence des battements de l'horloge maître en plus des bits d'informations qu'il code. Ensuite, le verrouillage de la phase de l'horloge esclave sur les instants où se produisent les transitions entre symboles permet d'extraire et d'utiliser cette information pour éliminer ou réduire très fortement la dérive en temps de cette horloge esclave par rapport à l'horloge maître. Les horloges maître et esclave sont donc maintenues en phase, au travers d'un réseau asynchrone, sans avoir pour cela à mettre en oeuvre un protocole de synchronisation telle que PTP. De plus, puisque la dérive entre les horloges maître et esclave est nulle ou très petites, les instants absolus de réception et d'émission des trames de synchronisation, utilisés par les protocoles de synchronisation telles que PTP, sont mesurés plus précisément. Cette amélioration dans la précision de la mesure des instants absolus, permet une correction plus efficace du décalage temporel et donc, en fin de compte, une meilleur synchronisation temporelle des horloges maître et esclave. Par exemple, les protocoles de synchronisation peuvent simplement être utilisés pour déterminer et corriger le décalage temporel et non pas la dérive en temps puisque cette dernière est déjà corrigée. Par ailleurs, étant donné que l'horloge esclave est verrouillée en phase sur les changements d'état du signal physique transmis au travers du réseau asynchrone, il est possible d'utiliser une horloge locale beaucoup moins précise et donc beaucoup moins coûteuse que celle qui est mise en oeuvre du côté de l'équipement principal. On simplifie donc la réalisation de l'équipement secondaire sans pour autant dégrader les performances de la synchronisation. En fin, en cas de dysfonctionnement d'un verrouillage en phase du côté équipement principal ou secondaire, une synchronisation temporelle dégradée des horloges maître et esclave reste possible en utilisant le protocole de synchronisation.

Les modes de réalisation de ce procédé de synchronisation temporelle peuvent comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : ^ le réseau asynchrone est un réseau Ethernet Gigabit. ^ l'échange entre l'équipement principal et l'équipement secondaire des trames d'informations contenant les instants absolus de réception et d'émission est conforme au protocole PTP (Precision Time Protocol). Ces modes de réalisation du procédé de synchronisation temporelle présente en outre les avantages suivants : ^ l'utilisation d'un réseau asynchrone conforme à la norme Ethernet Gigabit permet de transmettre en permanence le signal physique sur le réseau asynchrone sans qu'il soit nécessaire de modifier le protocole Ethernet Gigabit, et ^ l'utilisation du protocole PTP permet d'améliorer la précision de la synchronisation temporelle. L'invention a également pour objet un procédé de fonctionnement d'un équipement secondaire équipé d'une horloge esclave synchronisée temporellement, au travers d'un réseau asynchrone, sur une horloge maître contenue dans un équipement principal équipé d'un adaptateur de couche physique transmettant en permanence des symboles sur le réseau asynchrone, ce procédé comprenant : - la mesure d'instants absolus de réception ou d'émission de trames de synchronisation reçues ou transmises au travers du réseau asynchrone, à l'aide de l'horloge esclave, - l'échange avec l'équipements principal, au travers du réseau asynchrone, de trames d'informations contenant les instants absolus de réception ou d'émission mesurés à l'aide de l'horloges esclave de manière à permettre une correction d'un décalage temporel entre les horloges maître et esclave en fonction des instants absolus mesurés et échangés entre l'équipement principal et l'équipement secondaire, dans lequel le procédé comprend également le verrouillage de la phase de l'horloge esclave sur les instants où se produisent les transitions entre les symboles transmis par l'équipement principal de manière à ce que chaque transition coïncide avec un battement de l'horloge esclave.

Les modes de réalisation de ce procédé de fonctionnement d'un équipement secondaire peuvent comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : ^ le procédé comprend la correction du décalage temporel par un réglage de l'horloge esclave en fonction des instants absolus mesurés et échangés entre l'équipement principal et l'équipement secondaire pour supprimer ou limiter ce décalage temporel entre les horloges maître et esclave ; ^ le procédé comprend également le cadencement du fonctionnement de l'ensemble des composants de l'équipement secondaire sur le rythme des transitions entre les symboles transmis en permanence au travers du réseau asynchrone par l'équipement principal. Les modes de réalisation du procédé de fonctionnement de l'équipement secondaire présentent en outre les avantages suivants : - le réglage de l'horloge esclave en fonction du décalage temporel permet 10 de synchroniser, en temps absolu, les différentes horloges esclaves entre elles lorsqu'elles sont raccordées à la même horloge maître, et - cadencer le fonctionnement de l'ensemble des composants de l'équipement secondaire sur le rythme des transitions entre symboles permet de ne pas avoir à utiliser d'oscillateur local dans l'équipement secondaire. 15 L'invention a également pour objet un procédé de fonctionnement d'un équipement principal équipé : - d'une horloge maître pour synchroniser temporellement, au travers d'un réseau asynchrone, une horloge esclave contenue dans un équipement secondaire, et 20 - d'un adaptateur de couche physique transmettant en permanence des symboles sur le réseau asynchrone, ce procédé comprenant : ù la mesure d'instants absolus de réception ou d'émission de trames de synchronisation reçues ou transmises au travers du réseau asynchrone, à 25 l'aide de l'horloge maître, ù l'échange avec l'équipements secondaire, au travers du réseau asynchrone, de trames d'informations contenant les instants absolus de réception ou d'émission mesurés à l'aide de l'horloges maître de manière à permettre une correction d'un décalage temporel entre les horloges maître et 30 esclave en fonction des instants absolus mesurés et échangés entre l'équipement principal et l'équipement secondaire, dans lequel le procédé comprend également le cadencement du fonctionnement de l'adaptateur de couche physique avec un signal d'horloge verrouillé en phase sur l'horloge maître de manière à ce que chaque transition 35 entre symboles transmis sur le réseau asynchrone coïncide avec un battement de l'horloge maître.

Les modes de réalisation de ce procédé de fonctionnement d'un équipement principal présentent une ou plusieurs des caractéristiques 40 suivantes : ^ le procédé comprend également : l'établissement d'un décalage temporel entre l'horloge maître et l'horloge esclave à partir des instants absolus d'émission et de réception mesurés et échangés entre l'équipement principal et l'équipement secondaire, et la correction du décalage temporel entre l'horloge maître et l'horloge esclave en enlevant à chaque instant absolu mesuré à l'aide de l'horloge esclave le décalage temporel établi. L'invention a également pour objet un équipement principal, pour la mise en oeuvre du procédé de synchronisation temporelle ci-dessus, comprenant : - une horloge maître pour synchroniser temporellement, au travers d'un réseau asynchrone, une horloge esclave contenue dans un équipement secondaire, - un adaptateur de couche physique transmettant en permanence des symboles sur le réseau asynchrone, - un dateur apte à mesurer des instants absolus de réception ou d'émission de trames de synchronisation reçues ou transmises au travers du réseau asynchrone à l'aide de l'horloge maître, - un gestionnaire de protocole de synchronisation temporelle apte à échanger avec l'équipement secondaire, au travers du réseau asynchrone, les trames d'information contenant des instants absolus de réception ou d'émission mesurés à l'aide de l'horloge maître, de manière à permettre une correction d'un décalage temporel entre les horloges maître et esclave en fonction des instants absolus mesurés et échangés entre l'équipement principal et l'équipement secondaire, dans leque l'équipement principal est aussi apte à cadencer le fonctionnement de l'adaptateur de couche physique avec un signal d'horloge verrouillé en phase sur l'horloge maître de manière à ce que chaque transition entre symboles transmis sur le réseau asynchrone coïncide avec un battement de l'horloge maître.

Les modes de réalisation de cet équipement principal peuvent comporter la caractéristique suivante : ^ l'horloge maître présente une dérive en temps inférieure à 1 ns/s. Ces modes de réalisation de l'équipement principal présentent en outre 35 l'avantage de permettre une synchronisation temporelle avec une résolution temporelle inférieure à 100 ns et pouvant être inférieure à quelques nanosecondes seulement. L'invention a également pour objet un équipement secondaire, pour la mise en oeuvre du procédé de synchronisation temporelle ci-dessus, 40 comprenant : - une horloge esclave synchronisée temporellement, au travers d'un réseau asynchrone, sur une horloge maître contenue dans un équipement principal équipé d'un adaptateur de couche physique transmettant en permanence des symboles sur le réseau asynchrone - un dateur pour mesurer des instants absolus de réception ou d'émission de trames de synchronisation reçues ou transmises au travers du réseau asynchrone à l'aide de l'horloge esclave, - un gestionnaire de protocole de synchronisation propre à échanger, avec l'équipement principal, au travers du réseau asynchrone, des trames d'information contenant les instants absolus de réception ou d'émission mesurés à l'aide de l'horloge esclave de manière à permettre une correction d'un décalage temporel entre les horloges maître et esclave en fonction des instants absolus mesurés et échangés entre l'équipement principal et l'équipement secondaire, dans lequel l'équipement secondaire comprend également un extracteur apte à verrouiller la phase de l'horloge esclave sur les instants où se produisent les transitions entre les symboles transmis par l'équipement principal de manière à ce que chaque transition coïncide avec un battement de l'horloge esclave.

Les modes de réalisation de cet équipement secondaire peuvent comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : ^ le équipement secondaire est dépourvu d'oscillateur local pour cadencer le fonctionnement de ses composants ; ^ l'équipement secondaire est un commutateur réseau ou un détecteur d'événements. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif et faite en se référant aux dessins sur lesquels : - la figure 1 est une illustration schématique de l'architecture d'un 30 système de synchronisation d'horloge maître et esclave au travers d'un réseau asynchrone, - la figure 2 est une illustration schématique d'un commutateur réseau mis en oeuvre dans le réseau asynchrone de la figure 1, - la figure 3 est un organigramme d'un procédé de fonctionnement d'un 35 équipement principal équipé de l'horloge maître du système de la figure 1, - la figure 4 est un organigramme d'un procédé de fonctionnement d'un équipement secondaire équipé de l'horloge esclave du système de la figure 1, et - la figure 5 est un organigramme d'un procédé de fonctionnement du commutateur réseau de la figure 2. 40 Dans ces figures, les mêmes références sont utilisées pour désigner les mêmes éléments.

Dans la suite de cette description, les caractéristiques et fonctions bien connues de l'homme du métier ne sont pas décrites en détails. La figure 1 représente un système 2 de synchronisation temporelle, au travers d'un réseau asynchrone 12, d'une horloge maître 4, contenue dans un équipement principal 6, et d'une horloge esclave 8 contenue dans un équipement secondaire 10. Le réseau asynchrone est un réseau Ethernet. Par exemple, le réseau 12 est un réseau Ethernet Gigabit. L'équipement principal 6 comprend : - un oscillateur 16 propre à générer un signal d'horloge 17 de fréquence 10 MHz, - un multiplicateur synchrone 18 de fréquences propre à multiplier le signal 17 pour obtenir trois signaux d'horloge 19a, 19b et 19c de fréquences multiplées, - un dateur 20 de trames de synchronisation propre à mesurer des instants absolus de réception et d'émission de trames de synchronisation, - un gestionnaire 22 de protocole Gigabit/MAC/IP propre à générer des trames d'informations aptes à être transmises au travers du réseau 12, - un adaptateur 24 de couche physique raccordé au gestionnaire 22 pour convertir les bits transmis en un signal électrique véhiculé au travers du réseau 12, et - un calculateur électronique 26 propre à exécuter des instructions enregistrées sur un support d'enregistrement d'informations pour mettre en oeuvre le procédé décrit en regard de la figure 3.

Le calculateur 26 est raccordé à une mémoire 28 contenant les instructions nécessaires à l'exécution du procédé de la figure 3. Par exemple, le calculateur 26 est réalisé à partir d'un composant FPGA (Field Programmable Gate Array). L'oscillateur 16 est un oscillateur de très haute précision présentant une très faible dérive en temps. Par exemple, l'oscillateur 16 présente un dérive inférieur ou égale à 1 ns/s. Cet oscillateur 16 génère des fronts montants à intervalle régulier 1/f, où f est la fréquence de l'oscillateur. Le multiplicateur 18 est un multiplicateur synchrone c'est-à-dire que les fronts montants du signal 17 coïncident avec des fronts montants des signaux 19a, 19b et 19c. Cette coïncidence entre le signal 17 et les signaux 19a, 19b et 19c empêche que ces derniers ne dérivent en temps par rapport au signal 17. Par exemple, on considère qu'un front montant du signal de fréquence multiplié coïncide avec un front montant du signal 17 si l'écart temporel entre ces deux fronts montants est au moins inférieur à 1/(5f'), où f' est la fréquence du signal de fréquence multiplié.

Ici, les signaux 19a, 19b et 19c ont, respectivement, des fréquences de 100 MHz, 125MHz et 25MHz. Le signal 19a est utilisé pour cadencer le fonctionnement du calculateur 26. Les signaux 19b et 19c sont utilisés pour cadencer le fonctionnement, respectivement, de l'horloge 4 et de l'adaptateur 24. Les fronts montant du signal 17 coïncident donc systématiquement avec des battements de l'horloge 4. L'horloge 4 est donc verrouillée en phase sur le signal 17. L'horloge 4 délivre des instants absolus. Le dateur 20 est un dateur de trame de synchronisation conforme au 10 protocole PTP. Ce dateur mesure l'instant absolu de réception ou d'émission d'une trame de synchronisation. A cet effet, il utilise l'horloge 4. Le gestionnaire de protocole 22 permet de formater correctement une trame d'informations destinée à être transmise au travers du réseau 12. Les bits d'informations de chaque trame sont ensuite transformés en 15 symbole et l'adaptateur 24, qui est raccordé au gestionnaire 22, transforme les symboles à transmettre en un signal physique et vice-versa pour les trames reçues. Par exemple, le signal physique est un signal électrique. L'adaptateur 24 comprend un multiplicateur 30 de fréquence. Ce multiplicateur 30 reçoit le signal 19c à 25 MHz et le multiplie pour obtenir un signal d'horloge à 125 MHz. 20 Le signal d'horloge à 125 MHz ainsi obtenu est utilisé pour cadencer les changements d'état du signal électrique transmis sur le réseau 12. Ici, ce signal électrique est transmis sur une liaison filaire 32. Le multiplicateur 30 est un multiplicateur synchrone de sorte les fronts montants du signal 19a coïncident avec des changements d'état dans le signal 25 électrique transmis sur la liaison filaire 32. Le signal électrique transmis est donc verrouillé en phase sur le signal 19c qui est lui-même est verrouillé en phase sur le signal 17. On comprend donc que les changements d'état du signal électrique et les battements de l'horloge 4 sont tous les deux verrouillés en phase sur le même 30 signal 17. Ainsi, une dérive en temps entre l'horloge 4 et la fréquence des changements d'état du signal électrique ne peut pas se produire. Autrement dit, l'horloge 4 et les changements d'état du signal électrique transmis sur le réseau 12 sont également verrouillés en phase l'un par rapport à l'autre. Le calculateur 26 est équipé d'un gestionnaire 34 de trame PTP et d'un 35 module 36 de calcul de décalage temporel. Le gestionnaire 34 gère l'émission et la réception de trames de synchronisation conformément au protocole PTP version 2. Le module 36 détermine le décalage temporel entre les deux horloges 4 et 8 à partir des instants absolus d'émission et de réception de trames de 40 synchronisation mesurés à l'aide de l'horloge maître 4 et de l'horloge esclave 8.

Le calculateur 26 est également apte à transmettre une commande de synchronisation aux équipements secondaires. Par exemple, cette trame de synchronisation contient la valeur du décalage temporel calculé par le module 36.

L'équipement principal 6 est ici raccordé à plusieurs équipements secondaires 10, 40 et 42 par l'intermédiaire du réseau 12. Pour simplifier la description, on suppose que ces équipements 10, 40 et 42 sont tous identiques et seul l'équipement 10 est décrit en détails. A titre d'illustration, l'équipement 10 est un détecteur d'événements.

L'équipement 10 comprend un émetteur/récepteur 44 ainsi qu'un capteur 46 d'événements. Le capteur 46 détecte le passage de particules électromagnétiques et date très précisément l'instant absolu auquel se produit cette détection. A cet effet, le capteur 46 utilise l'horloge esclave 8 intégrée dans l'émetteur/récepteur 44.

L'émetteur/récepteur 44 transmet à l'équipement principal 6, l'instant absolu de détection ainsi que des données sur la particule détectée. L'émetteur/récepteur 44 est apte à synchroniser l'horloge 6 sur l'horloge 4. A cet effet, il comprend un adaptateur 48 de couche physique qui convertit le signal électrique reçu par l'intermédiaire du réseau 12 en des bits d'informations transmis à un gestionnaire 50 de protocole Gigabit/MAC/IP. L'adaptateur 48 transmet également à un extracteur synchrone 52 le signal électrique non démodulé reçu au travers du réseau 12. L'extracteur 52 génère un signal d'horloge 53 à 125 MHz temporellement synchronisé sur les changements d'état du signal électrique reçu. Par exemple, l'extracteur 52 est une boucle à verrouillage de phase plus connue sous l'acronyme de PLL (Phase-Locked Loop). Le signal 53 est verrouillé en phase sur les changements d'état du signal électrique reçu par l'adaptateur 48. Ainsi, chaque changement d'état du signal électrique reçu par l'adaptateur 48 coïncide avec un front montant du signal 53. Le signal 53 est utilisé pour cadencer le fonctionnement de l'horloge 8 de manière à ce que chaque battement de l'horloge 8 coïncide systématiquement avec un changement d'état du signal électrique reçu. Ainsi, l'horloge 8 est verrouillée en phase sur le signal électrique reçu. De plus, puisque le signal électrique reçu est verrouillé en phase avec l'horloge 4, l'horloge 8 est également verrouillée en phase avec l'horloge 4.

De façon similaire à l'équipement principal 6, l'émetteur/récepteur 44 comporte également : - un oscillateur 54 apte à générer ici un signal d'horloge 55 à 50 MHz, - un multiplicateur synchrone 56 de fréquences apte à générer à partir du signal 55, d'une part, un signal d'horloge 57a à 25 MHz utilisé pour cadencer le fonctionnement de l'adaptateur 48 et, d'autre part, un signal d'horloge 57b à 100 MHz utilisé pour cadencer le fonctionnement d'un calculateur 58, - le calculateur 58, et - un dateur 60 apte à mesurer l'instant absolu auquel se produit un événement tel que la réception d'une trame de synchronisation, l'émission d'une trame de synchronisation ou encore la détection par le capteur 46 d'un événement. Le calculateur 58 est équipé d'un gestionnaire 62 de protocole PTP propre à gérer l'émission et la réception de trames de synchronisation conformément au protocole PTP version 2. Le calculateur 58 comprend également un correcteur 64 de décalage temporel entre les horloges 4 et 8.

La figure 2 représente un autre équipement secondaire utilisé dans le système 2. Il s'agit d'un commutateur réseau 70 implanté dans le réseau 12 pour aiguiller sélectivement les trames d'informations transmises par l'équipement 6 vers les équipements 10, 40 et 42 et vice-versa. Plus précisément, ce commutateur 70 est spécialement adapté pour : 1. préserver le verrouillage en phase du signal électrique transmis par l'équipement principal 6 vers les équipements 10, 40 et 42, et 2. fonctionner conformément au protocole PTP version 2. Pour être conforme au protocole PTP version 2, le commutateur 70 doit mesurer les instants absolus de réception et d'émission des trames de synchronisation qui le traversent. A cet effet, le commutateur 70 est équipé d'un émetteur/récepteur 72 identique à l'émetteur/récepteur 44. Le commutateur 70 comprend également: - un port d'entrée/sortie 74 auquel est raccordé l'équipement 6, et - plusieurs autres ports d'entrée/sortie supplémentaires auxquels sont 25 raccordés les équipements secondaires. L'adaptateur 48 de l'émetteur/récepteur 72 est directement raccordé au port 74. Pour simplifier l'illustration, ici, seuls six ports d'entrée/sortie supplémentaires 76 à 80 sont représentés. Chacun de ces ports 76 à 80 est 30 directement raccordé à un adaptateur de couche physique, respectivement, 82 à 86. Par exemple, ces adaptateurs 82 à 86 sont identiques à l'adaptateur 24 de l'équipement principal 6. Chacun de ces adaptateurs 82 à 86 est raccordé au port 74 par l'intermédiaire d'un aiguilleur 90 propre à aiguiller les trames d'informations 35 reçues sur chacun des ports 76 à 80 vers le port 74 et à aiguiller sélectivement les trames d'informations reçues sur le port 74 vers un ou plusieurs des ports 76 à 80. A titre d'illustration, l'aiguilleur 90 est ici raccordé au gestionnaire 50 de l'émetteur/récepteur 72. Ici, pour préserver le verrouillage en phase du signal électrique transmis 40 par l'équipement 6, le fonctionnement de chacun des adaptateurs 82 à 86 est cadencé par un signal d'horloge 91 verrouillé en phase sur les changements d'état de ce signal électrique. Par exemple, ce signal 91 est ici un signal d'horloge à 25 MHz généré par l'extracteur 52 de l'émetteur/récepteur 72. Le fonctionnement du système 2 va maintenant être décrit en regard des procédés des figures 3 à 5.

La figure 3 représente un procédé de fonctionnement de l'équipement principal 6. Initialement, lors d'une étape 100, l'oscillateur 16 génère le signal d'horloge 17 à 10 MHz. Ensuite, lors d'une étape 102, le signal 17 est multiplié en fréquence par le multiplicateur 18 pour obtenir les signaux d'horloge 19a, 19b et 19c. Les signaux 19a et 19b sont utilisés pour cadencer le fonctionnement, respectivement, du calculateur 26 et de l'horloge 4. En parallèle, lors d'une étape 104, le signal 19c est utilisé pour cadencer le fonctionnement de l'adaptateur 24 de couche physique.

Ainsi, chaque changement d'état du signal électrique transmis par l'équipement 6 sur le réseau 12 coïncide avec un battement de l'horloge 4. En même temps, lors d'une étape 106, l'équipement 6 met en oeuvre le protocole PTP version 2. Ainsi, l'étape 106 comprend notamment : - une opération 108 de mesure d'un instant absolu d'émission sur le 20 réseau 12 d'une trame de synchronisation vers l'équipement 10, - une opération 110 d'envoi, au travers du réseau 12, d'une trame d'informations contenant l'instant absolu mesuré lors de l'opération 108 vers l'équipement 10, - une opération 112 de mesure de l'instant de réception d'une trame de 25 synchronisation émise par l'équipement 10, et - une opération 114 de réception d'une trame d'informations contenant l'instant absolu, mesuré par l'équipement 10, d'émission de la trame de synchronisation reçue lors de l'opération 112. Lors des opérations 108 et 112, le dateur 20 utilise la date fournie par 30 l'horloge 4 pour mesurer les instants absolus d'émission et de réception des trames de synchronisation. Lors de l'étape 106, des opérations identiques aux opérations 108, 110, 112 et 114 sont également mises en oeuvre entre l'équipement 6 et les équipements 40 et 42. 35 Ensuite, lors d'une étape 116, le module 36 détermine le décalage temporel qui existe entre les horloges 4 et 8 à partir des différences entre les instants absolus de réception et d'émission des trames de synchronisation. Une fois ce décalage temporel déterminé, lors d'une étape 118, l'équipement principal 6 envoie une commande de synchronisation à 40 l'équipement secondaire 10 pour régler l'horloge 8. Typiquement, cette commande de synchronisation contient une valeur représentative du décalage temporel calculé lors de l'étape 116. Les étapes 104 à 118 sont réalisées pour chacun des équipements secondaires équipés d'une horloge esclave qui doit être synchronisée sur 5 l'horloge maître 4. La figure 4 représente le procédé de fonctionnement de l'équipement secondaire 10. Ce procédé de fonctionnement est ici décomposé en deux grandes parties dont une partie 120 correspond au fonctionnement de l'émetteur/récepteur 44. 10 Lors d'une étape 122, l'oscillateur 54 génère le signal d'horloge 55. Ce signal de l'horloge 55 est ensuite multiplié pour obtenir les signaux d'horloge 57a et 57b utilisés pour cadencer le fonctionnement, respectivement, de l'adaptateur 48 et du calculateur 58. En parallèle, lors d'une étape 124, l'horloge 8 est verrouillée en phase sur 15 les changements d'état du signal électrique reçu par l'intermédiaire du réseau 12. A cet effet, lors d'une opération 126, le signal électrique reçu est traité par l'adaptateur 48 pour obtenir un signal en bande de base dans lequel chaque front montant coïncide exactement avec un changement d'état du signal reçu. Ce signal en bande de base est transmis à l'extracteur 52 qui génère le signal 20 53 verrouillé en phase sur le signal électrique reçu. Puis, lors d'une opération 130, le fonctionnement de l'horloge 8 est cadencé avec ce signal 53. Ainsi, les battements de l'horloge 8 sont verrouillés en phase sur les changements d'état du signal électrique reçu. Dans ces conditions, chaque changement d'état du signal reçu coïncide exactement avec un battement de l'horloge 8. 25 En parallèle, lors d'une étape 132, le gestionnaire 62 met en oeuvre le protocole PTP version 2 pour échanger les trames de synchronisation avec l'équipement principal 6. En particulier, l'étape 132 comprend : - des opérations 134 de mesure des instants absolus de réception et d'émission des trames de synchronisation par le dateur 60, et 30 - des opérations 136 de transmission à l'équipement principal 6 par l'intermédiaire du réseau 12 d'un instant absolu de réception ou d'émission mesuré lors de l'opération 134. Egalement en parallèle des étapes 124 et 132, une étape 138 de correction du décalage temporel entre les horloges 4 et 8 est exécutée. Plus 35 précisément, en réponse à une commande de synchronisation reçue par l'équipement 10, le correcteur 64 règle ou met à l'heure l'horloge 8 en décalant l'heure actuelle d'une quantité correspondant au décalage temporel indiqué dans la commande de synchronisation. Ainsi, après la mise à l'heure de l'horloge 8, le décalage temporel existant entre les horloges 4 et 8 est supprimé 40 ou limité.

En parallèle du fonctionnement de l'émetteur/récepteur 44, lors d'une étape 140, le capteur 46 détecte un événement. Ensuite, lors d'une étape 142, le capteur 46 utilise le dateur 60 pour mesurer l'instant absolu auquel s'est produit l'événement détecté. Enfin, lors d'une étape 144, l'instant absolu auquel s'est produit l'événement détecté ainsi que les données relatives à cet événement sont transmises à l'équipement 6 par l'intermédiaire du réseau 12. Dès lors, puisque les horloges esclaves de chacun des équipements secondaires sont parfaitement synchronisées, les instants absolus auxquels se produisent les événements détectés peuvent facilement être ordonnés les uns par rapport aux autres. La figure 5 représente le fonctionnement du commutateur réseau 70. Dans ce procédé, la partie 150 correspondant au fonctionnement de l'émetteur/récepteur 72 est identique à la partie 120 et ne sera donc pas décrite en détails. On notera simplement l'étape 132 correspond à la mise en oeuvre du protocole PTP version 2 dans un commutateur réseau. En parallèle du fonctionnement de l'émetteur/récepteur 72, lors d'une étape 152, le fonctionnement de chacun des adaptateurs 82 à 86 est cadencé par le signal 91. Ainsi, ce commutateur 70 n'introduit aucun déphasage dans le signal électrique émis par l'équipement 6 lorsqu'il est traversé par ce signal. Egalement, en parallèle de l'étape 152, lors d'une étape 154, l'aiguilleur 90 aiguille les trames d'informations entre le port 74 et l'un ou les ports 76 à 80. De nombreux autres modes de réalisation sont possibles. Par exemple, en variante, l'équipement principal 6 est directement raccordé à un équipement secondaire 10 sans passer par l'intermédiaire de commutateurs réseaux. En variante, l'oscillateur 54 de l'équipement secondaire 10 est omis. Dans ce cas, le fonctionnement du calculateur 58 est cadencé à partir d'un signal d'horloge extrait et reconstruit à partir du signal électrique émis par l'équipement principal 6. Typiquement, ce signal d'horloge est reconstruit par l'extracteur 52. Dans une autre variante, la correction des décalages temporels est réalisée dans l'équipement principal 6 et non pas du côté des équipements secondaires. Ainsi, du côté des équipement secondaires, le correcteur 64 peut être omis et l'étape 134 également. Du côté de l'équipement principal, un correcteur de décalage temporel est implémenté, par exemple, dans le calculateur 26. Ce correcteur construit un tableau indiquant pour chaque équipement secondaire quel est actuellement le décalage temporel qui existe entre l'horloge esclave de cet équipement secondaire et l'horloge maître. Ensuite, ce correcteur corrige chaque instant absolu mesuré par l'équipement secondaire et reçu par l'équipement principal 6 à partir des indications contenues dans ce tableau. Par exemple, le correcteur soustrait à un instant absolu mesuré par l'équipement secondaire le décalage temporel qui correspond à cet équipement secondaire tel qu'indiqué par le tableau. Ensuite, seuls les instants absolus corrigés sont utilisés pour la mise en oeuvre du protocole PTP et la détermination des décalages temporels. Cette correction s'applique également aux instants absolus mesurés auxquels se produit un événement détecté par le capteur 46. Il n'est pas nécessaire que des horloges 4 et 8 fonctionnent à la même fréquence que celle des changements d'état du signal électrique transmis par l'équipement principal 6 sur le réseau 12. Par exemple, de préférence, l'horloge 4 et 8 fonctionnent à une fréquence supérieure à 125 MHz. Ce qui a été décrit ci-dessus pour verrouiller la phase de l'horloge 4 sur l'horloge 8 reste applicable à cette situation. La seule différence c'est qu'entre deux battements des horloges 4 et 8 qui coïncident avec un changement d'état du signal électrique, il existe des battements intermédiaires.

Il n'est pas non plus indispensable que les horloges 4 et 8 fonctionnent exactement à la même fréquence. Lors de étape 116, le module 36 peut également calculer la dérive de l'horloge 8 à partir des différences entre les instants absolus de réception et d'émission des trames de synchronisation. Ce calcul de dérive permet de vérifier que les horloges 4 et 8 sont correctement verrouillées en phase. Ce qui a été décrit dans le cas particulier du protocole PTP peut également être mis en oeuvre pour tout autre type de protocole de synchronisation temporelle utilisant des instants absolus mesurés du côté de l'équipement principal et de l'équipement secondaire et échangés entre l'équipement principal et l'équipement secondaire de manière à permettre la détermination du décalage temporel qui existe entre les horloges maître et esclave. Toutefois, le protocole NTP (Network Time Protocol) n'est pas préféré.

Claims (13)

1. REVENDICATIONS1. Procédé de synchronisation temporelle, au travers d'un réseau asynchrone, d'une horloge esclave, contenue dans un équipement secondaire, et d'une horloge maître, contenue dans un équipement principal équipé d'un adaptateur de couche physique transmettant en permanence des symboles sur le réseau asynchrone, ce procédé comprenant : ù la mesure (108, 112, 134) d'instants absolus de réception ou d'émission de trames de synchronisation reçues ou transmises au travers du réseau asynchrone, à l'aide de l'horloge maître du côté équipement principal et à l'aide de l'horloge esclave du côté équipement secondaire, ù l'échange (110, 114, 136) entre les équipements principal et secondaire, au travers du réseau asynchrone, de trames d'informations contenant les instants absolus de réception ou d'émission mesurés à l'aide des horloges maître et esclave, et ù la correction (138) d'un décalage temporel entre les horloges maître et esclave en fonction des instants absolus mesurés et échangés entre l'équipement principal et l'équipement secondaire, caractérisé en ce que le procédé comprend également : ù le cadencement (104) du fonctionnement de l'adaptateur de couche physique avec un signal d'horloge verrouillé en phase sur l'horloge maître de manière à ce que chaque transition entre symboles transmis sur le réseau asynchrone coïncide avec un battement de l'horloge maître, et ù le verrouillage (124) de la phase de l'horloge esclave sur les instants où se produisent des transitions entre les symboles transmis par l'équipement principal de manière à ce que chaque transition coïncide avec un battement de l'horloge esclave.
2. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel le réseau asynchrone est un réseau Ethernet Gigabit.
3. 3. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'échange entre l'équipement principal et l'équipement secondaire des trames d'informations contenant les instants absolus de réception et d'émission est conforme au protocole PTP (Precision Time Protocol).
4. 4. Procédé de fonctionnement d'un équipement secondaire équipé d'une horloge esclave synchronisée temporellement, au travers d'un réseau asynchrone, sur une horloge maître contenue dans un équipement principal équipé d'un adaptateur de couche physique transmettant en permanence des symboles sur le réseau asynchrone, ce procédé comprenant :- la mesure (134) d'instants absolus de réception ou d'émission de trames de synchronisation reçues ou transmises au travers du réseau asynchrone, à l'aide de l'horloge esclave, - l'échange (136) avec l'équipements principal, au travers du réseau asynchrone, de trames d'informations contenant les instants absolus de réception ou d'émission mesurés à l'aide de l'horloges esclave de manière à permettre une correction d'un décalage temporel entre les horloges maître et esclave en fonction des instants absolus mesurés et échangés entre l'équipement principal et l'équipement secondaire, caractérisé en ce que le procédé comprend également le verrouillage (124) de la phase de l'horloge esclave sur les instants où se produisent les transitions entre les symboles transmis par l'équipement principal de manière à ce que chaque transition coïncide avec un battement de l'horloge esclave.
5. 5. Procédé selon la revendication 4, dans lequel le procédé comprend la correction (138) du décalage temporel par un réglage de l'horloge esclave en fonction des instants absolus mesurés et échangés entre l'équipement principal et l'équipement secondaire pour supprimer ou limiter ce décalage temporel entre les horloges maître et esclave.
6. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 4 et 5, dans lequel le procédé comprend également le cadencement du fonctionnement de l'ensemble des composants de l'équipement secondaire sur le rythme des transitions entre les symboles transmis en permanence au travers du réseau asynchrone par l'équipement principal.
7. 7. Procédé de fonctionnement d'un équipement principal équipé : - d'une horloge maître pour synchroniser temporellement, au travers d'un réseau asynchrone, une horloge esclave contenue dans un équipement secondaire, et - d'un adaptateur de couche physique transmettant en permanence des symboles sur le réseau asynchrone, ce procédé comprenant : û la mesure (108, 112) d'instants absolus de réception ou d'émission de trames de synchronisation reçues ou transmises au travers du réseau asynchrone, à l'aide de l'horloge maître, û l'échange (110, 114) avec l'équipements secondaire, au travers du réseau asynchrone, de trames d'informations contenant les instants absolus de réception ou d'émission mesurés à l'aide de l'horloges maître de manière à permettre une correction d'un décalage temporel entre les horloges maître etesclave en fonction des instants absolus mesurés et échangés entre l'équipement principal et l'équipement secondaire, caractérisé en ce que le procédé comprend également le cadencement (104) du fonctionnement de l'adaptateur de couche physique avec un signal d'horloge verrouillé en phase sur l'horloge maître de manière à ce que chaque transition entre symboles transmis sur le réseau asynchrone coïncide avec un battement de l'horloge maître.
8. 8. Procédé selon la revendication 7, dans lequel le procédé comprend également : ù l'établissement (116) d'un décalage temporel entre l'horloge maître et l'horloge esclave à partir des instants absolus d'émission et de réception mesurés et échangés entre l'équipement principal et l'équipement secondaire, et ù la correction du décalage temporel entre l'horloge maître et l'horloge esclave en enlevant à chaque instant absolu mesuré à l'aide de l'horloge esclave le décalage temporel établi.
9. 9. Equipement principal comprenant : - une horloge maître (4) pour synchroniser temporellement, au travers d'un réseau asynchrone, une horloge esclave contenue dans un équipement secondaire, - un adaptateur (24) de couche physique transmettant en permanence des symboles sur le réseau asynchrone, - un dateur (20) apte à mesurer des instants absolus de réception ou d'émission de trames de synchronisation reçues ou transmises au travers du réseau asynchrone à l'aide de l'horloge maître, - un gestionnaire (22) de protocole de synchronisation temporelle apte à échanger avec l'équipement secondaire, au travers du réseau asynchrone, les trames d'information contenant des instants absolus de réception ou d'émission mesurés à l'aide de l'horloge maître, de manière à permettre une correction d'un décalage temporel entre les horloges maître et esclave en fonction des instants absolus mesurés et échangés entre l'équipement principal et l'équipement secondaire, caractérisé en ce que l'équipement principal est aussi apte à cadencer le fonctionnement de l'adaptateur (24) de couche physique avec un signal d'horloge (19c) verrouillé en phase sur l'horloge maître de manière à ce que chaque transition entre symboles transmis sur le réseau asynchrone coïncide avec un battement de l'horloge maître.40
10. 10. Equipement selon la revendication 9, dans lequel l'horloge maître présente une dérive en temps inférieure à 1 ns/s.
11. 11. Équipement secondaire comprenant : - une horloge esclave (8) synchronisée temporellement, au travers d'un réseau asynchrone, sur une horloge maître contenue dans un équipement principal équipé d'un adaptateur de couche physique transmettant en permanence des symboles sur le réseau asynchrone - un dateur (60) pour mesurer des instants absolus de réception ou d'émission de trames de synchronisation reçues ou transmises au travers du réseau asynchrone à l'aide de l'horloge esclave, - un gestionnaire (50) de protocole de synchronisation propre à échanger, avec l'équipement principal, au travers du réseau asynchrone, des trames d'information contenant les instants absolus de réception ou d'émission mesurés à l'aide de l'horloge esclave de manière à permettre une correction d'un décalage temporel entre les horloges maître et esclave en fonction des instants absolus mesurés et échangés entre l'équipement principal et l'équipement secondaire, caractérisé en ce que l'équipement secondaire comprend également un extracteur (52) apte à verrouiller la phase de l'horloge esclave sur les instants où se produisent les transitions entre les symboles transmis par l'équipement principal de manière à ce que chaque transition coïncide avec un battement de l'horloge esclave.
12. 12. Équipement secondaire selon la revendication 11, dans lequel le équipement secondaire est dépourvu d'oscillateur local pour cadencer le fonctionnement de ses composants.
13. 13. Equipement secondaire selon la revendication 11 ou 12, dans lequel l'équipement secondaire est un commutateur réseau (70) ou un détecteur d'événement.