L’histoire de la communication est aussi ancienne que l’histoire de l’humanité. Depuis les origines, l’homme a eu besoin de communiquer. Pour cela il mit au point des codes, des alphabets et des langages. Parole, gestes de la main, signaux de fumée, tam-tam, document écrit... tout était bon pour véhiculer le message.

En 1464, ce fut la création de la Poste royale par Louis XI et en 1794 Chappe propose le télégraphe optique (tours avec des bras articulés dont la position codifie l’alphabet).

Mais ces différents mécanismes de transmission avaient leurs inconvénients. Les signaux sonores et visuels ne pouvaient pas être utilisés sur des longues distances et dans n’importe quelle condition. Le document écrit transmis par des messagers mettait trop de temps à arriver.

Ce n’est qu’avec la "fée électricité" que le télégraphe électrique vit le jour avec P. Shilling (1832). Un nouveau code télégraphique fut établi par S. Morse (1837) et l’administration du télégraphe fut créé. <

En 1854, un premier projet de téléphone fut proposé par F. Bourseul mais il fallait attendre 1876 pour qu’un brevet soit déposé par G. Bell. Le téléphone est né mais on ne voyait pas son intérêt.

L’étude sur la propagation des ondes va faire de très importants progrès: Lois de l’électromagnétisme (J. Maxwell - 1860), Ondes radioélectriques (H. Hertz - 1887), Radiodiffusion (W. Crooker - 1892)...

En 1896, la première liaison de TSF fut établie par G. Marconi. En 1915, le téléphone automatique apparaît et en 1917 E. Baudot développe un nouveau système télégraphique.

La première moitié du vingtième siècle va voir apparaître et s’institutionnaliser la radiodiffusion, la télévision, le radar, le télex et le téléphone. De multiples réseaux vont se développer.

En 1943, le premier calculateur électronique fut construit. C’est le début de l’ère du traitement électronique de l’information: l’Informatique.

Les moyens de télécommunications vont être utilisés pour relier les équipements informatiques mettant à jour un nouveau réseau : le réseau informatique(ou le réseau local).

La notion de réseau local est née avec les débuts des systèmes distribués dans les années 70.Tout d’abords,le besoin s’est fait ressentir d’interconnecter deux ordinateurs identiques dans un meme batiment:le premier réseau était né,constituer d’une simple et unique liaison point-à-point.Ensuite,avec l’avénement des systèmes distribués,de nombreux réseaux ont vu le jour.Les réseaux multipoints,les réseaux en étoile ou en anneau ont profondément modifié le monde des télécommunications.

Dans ce domaine,le ministére de la défense des Etats Unis a joué le role de précurseur dés la fin des années 60.ARPANAT(réseau privé longue distance à commutation de paquets) était en effet une des toutes premiéres applications de la commutation de paquets.Cette téchniques,alors toute récente,met en oeuvre une segmentation des données en bloc.Ces blocs sont ensuite adressés et acheminés indépendamment les uns des autres à travers le réseau. Cette nouvelle technique de communication a de plus orienté les recherches vers de nouveaux concepts.La commutation de paquets permettait en effet d'interconnecter des ordinateurs de types differents.

Durant les années 70,l'usage de micro-ordinateurs et de mini-ordinateurs maniables et peu couteux s'est considérablement répandu.Tous les secteurs de l'entreprise,du bureau de direction aux batiments d'usine,ont utilsé la puissance de tritemrnts des ordinateurs.Bien vite,les utilisateurs ont ressenti le besoin de partager des fichiers,des programmes et des périphériques.Les besoins croissants d'échanges de données sur courtes ou longue distance réclamaient une intensification ds recherches en transmission de données

Le centre de recherche de la societe XEROX à Palo-Alto,s’est penché dés 1972 sur un projet de réseau local commérciable.Le réseau ETHERNET,sorti en1979,est le fruit de ces recherches.Peu aprés,une version mise à jour de ce réseau Ethernet a été produite en collaboration par les sociétes Xerx et DIGITAL EQUIPEMENT CORPORATION.

Depuis de nombreuses autre sociétes ont développe leur propres réseau,calqué sur le modéle Ethernet.Ce réseau Ethernet a ouvert de nouvelles perspéctivesdans le domaine de la transmission des données: Des dispositifs d’origine différente pouvaient directement communiquer les uns avec les autres.Les caractéristiques du réseau Ethernet sont devenues par la force des choses un ensemble de normes pour plus de 30 sociétes qui se sont lancées dans le marché des réseaux locaux.

L'évolution des réseaux informatiques va accompagner l'évolution de l'informatique. Plusieurs schémas de communication vont se succéder mais il faut souligner qu'un schéma ne remplace pas complètement le précédent. D'autre part, l'évolution des réseaux informatiques a été très tributaire du rapport des coûts des équipements informatiques relativement aux coûts de communication.

Au début de l'ère informatique, le traitement était centralisé. Un grand calculateur (Mainframe) contenait toute la puissance du traitement. Une des interfaces possibles avec le calculateur se matérialisait par un terminal comportant un clavier et un écran. La distance de raccordement du terminal informatique au Centre de Traitement était plus ou moins importante. Le télétraitement allait apparaître et l'ensemble Centre de Traitement + Terminaux constituait ce que nous appellerons un Système de Télétraitement.

Pour ne pas surcharger le calculateur de la gestion des procédures de transmission, un processeur frontal (FEP: Front-End Processor) est mis en place entre le terminal et le calculateur.

Pour alléger les coûts de communication et pour exploiter au mieux les ressources de transmission, des équipements de partage de supports apparaissent: les multiplexeurs et les concentrateurs. La différence essentielle résidait dans leur fonctionnement. Pour l'instant, nous soulignons qu'un concentrateur contenait un processeur et de la mémoire lui conférant une " intelligence " supérieure au multiplexeur. Nous reviendrons dans un chapitre ultérieur sur les différents équipements téléinformatiques.

Les réseaux de communication existaient. En effet, le réseau téléphonique et le réseau télex avait une infrastructure couvrant des distances importantes. Parallèlement au développement de Liaisons Spécialisées (performantes mais chères) et des réseaux informatiques spécialisées, les constructeurs et les opérateurs de télécommunications proposèrent l'utilisation des réseaux de communication (en particulier téléphoniques) pour acheminer l'information issu des calculateurs et des terminaux informatiques. Mais il y avait un problème d'ordre physique: les supports de transmission qui allaient être utilisés n'étaient pas adaptés à la transmission des signaux digitaux. D'où la nécessité d'adaptateurs: les modems.

Les protocoles de communication entre ces différents équipements: calculateurs, frontaux, terminaux informatiques, multiplexeurs, concentrateurs et modems allaient être développés. D'autres équipements permettant l'établissement d'une communication et l'aiguillage de l'information, les commutateurs, allaient eux aussi évoluer.

Les années 70 marquèrent la baisse des coûts des calculateurs. Les mini-calculateures firent leur apparition. Ainsi, une entreprise avait de plus en plus de facilités de disposer de calculateurs. Les calculateurs allaient être reliés au réseau.

De nouvelles applications se développent mettant à profit cette interconnexion d'ordinateurs. La communication entre processus distants permet la réalisation d'Applications Réparties. Les Systèmes Distribués coexistent au coté des Systèmes Centralisés. Certes de nouveaux problèmes (dont le plus important est le synchronisme des traitements) se posent qu'il faut résoudre.

Dans les années 80 l'informatique personnelle s'impose peu à peu. Les micro-ordinateurs offrent convivialité et souplesse d'utilisation à défaut de puissance. Le désir et la nécessité de communiquer sont de plus en plus forts. Et tout calculateur offre la possibilté d'être raccordé à un réseau par des interfaces spécifiques.

Une des difficultés de la discipline des "réseaux informatiques " réside dans la quantité, que certains trouveront abusive, des sigles, normes, organismes de normalisation... Il est toutefois nécessaire d'intégrer cette terminologie, d'apprendre ce langage, pour mieux apréhender ce " nouveau monde ". Le meilleur conseil que nous pouvons donner à l'étudiant est de se procurer un dictionnaire de téléinformatique/télécommunications.

Mais d'abord, qu'est ce que la normalisation et pourquoi ?

Pour comprendre la normalisation, essayez de lire le mot suivant: yfgtke

Impossible si vous ne connaissez pas les règles de représentation des mots. En effet, si des normes d'écriture n'avaient pas été établies, il aurait été difficile de communiquer par ce moyen. Donc, la normalisation n'est rien d'autre que des règles établies qui doivent être suivies par les entités désirant communiquer.

Au fait, le mot était rectangle.

Evidemment, si chacun établit et suit sa propre norme, la normalisation ne sert à rien. C'est pourquoi la normalisation n'a d'intérêt que si elle est appliquée par une grande communauté.

Le dictionnaire donne la signification suivante:

- normalisation: assujettissement à des normes, des types, des règles techniques;

- norme: principe, règle,type, modèle.

Les constructeurs informatiques et les opérateurs de télécommunications ont été les premiers à établir des normes dans ce domaine. Des normes multiples et incompatibles coexistent. Des passerelles sont établies entre certaines normes.

Dans ce paragraphe, nous allons présenter quelques organismes de normalisation parmi les plus importants. Certains de ces organismes s'intéressent à la normalisation dans différents domaines, dont celui des télécommunications; d'autres organismes (indiqués avec une astérixe)sont issus des opérateurs de télécommunications. Pour bien les positionner, nous utiliserons le critère de portée administratif et légal. Ainsi, nous distinguons:

- les organismes internationaux: ISO, ITU (ex-CCITT);

- les organismes multi-nationaux (Europe): CEN/CENELEC, CEPT;

- les organismes nationaux: AFNOR (FR), ANSI (USA), DIN (GER), BSI (UK), Telecoms;

Certains organismes privés essentiellement américains ont un très grand poids:

- DARPA du DoD;

- IEEE;

- EIA;

- NBS;

- ECMA;

Quand on parle d'Architecture, on se réfère à une structure d'éléments définissant un système complexe. Dans le langage courant, l'architecture est "l'art de concevoir et de construire un bâtiment selon des règles techniques" (Le Petit Larousse). Pour un informaticien, il est fait souvent référence à l'architecture du calculateur, ensemble structuré d'éléments électroniques et logiques.

L'Architecture de Communication définit l'ensemble des entités nécessaires à la Communication ainsi que les règles régissant les échanges entre elles. On parle aussi d'Architecture de Réseau.

Pour bien comprendre les notions sous-jacentes à l'architecture de communication, prenons un exemple d'une communication entre individus par l'intermédiaire du réseau postal:

Les opérateurs de Télécommunications, réunis au sein du CCITT (ITU actuellement), ont défini des architectures de communications permettant l'échange d'informations. Ainsi, leurs réseaux étaient interopérables ce qui a permis la constitution de réseaux internationaux.

Le monde Informatique n'a pas réagi de la même façon. Les intérêts n'étaient pas les mêmes. Au début de l'ère informatique, les constructeurs ont défini des Architectures de Communication permettant l'échange de données entre leurs équipements informatiques. Ainsi, IBM a défini SNA (Systems Network Architecture), DEC a défini DNA (Digital Network Architecture)... Ces Architectures avaient l'inconvénient majeur d'être trop souvent liées à des équipements spécifiques : ce sont des Architectures Constructeurs ou des Architectures Propriétaires. L'aberration de cette situation se répercuta sur les utilisateurs : par exemple une agence de voyages devait se munir d'autant de terminaux que de Systèmes Informatiques différents auxquels elle devait accéder. Des îlots de réseaux de constructeurs s'étaient formés.

Face à cette situation, en 1977, l'organisation ISO a constitué des comités pour le développement d'une architecture commune permettant la connexion des équipements et l'échange de données entre eux. Ainsi, au sein du Comité Technique (TC : Technical Committee) TC97, deux Sous Comités (SC : SubCommittee) SC6 et SC21 s'occupèrent de la normalisation dans le domaine des Télécommunications et de l'Interconnexion de Systèmes. Le premier modèle a été achevé en 1979. En 1984, ISO publia le document ISO 7498 relatif au modèle de référence pour l'Interconnexion de Systèmes Ouverts OSI (Open Systems Interconnection). Le modèle OSI est référencé au CCITT sous la norme X.200.

On appelle Système Ouvert Réel un système réel dont la communication avec un autre système réel se fait conformément au modèle OSI.

Le modèle OSI définit un cadre fonctionnel pour l'élaboration de normes d'interconnexion de systèmes. En aucun cas, OSI ne décrit comment ces systèmes fonctionnent en interne ou comment les normes doivent être implantées. OSI est un modèle et non une pile de protocoles.

Les objectifs du modèle OSI sont :

Le modèle OSI regroupe les entités en 7 couches. Chaque couche correspond à un niveau logique de fonctions. On distingue :

Schématiquement, un réseau de communication est composé de terminaux, de noeuds et de liens. Dans certains réseaux, le terme de noeud est désigné aussi par le nom d'IMP (Interface Message Processor).

Le terminal désigne ici l'équipement terminal de communication et non pas le terminal au sens informatique, c'est à dire terminal clavier/écran. Tandis que le noeud représente l'équipement de gestion de la transmission, par exemple un commutateur ou un multiplexeur. Dans certains cas cela désigne l'élément de gestion de la transmission du terminal.

La topologie décrit comment les différents noeuds sont reliés entre eux et comment l'information est transmise. Il est possible de désigner l'ensemble des noeuds de sous-réseau (SubNet) ou de Système de Transport.

On distingue:

- la topologie point à point;

- la topologie à diffusion;

Dans la topologie point à point, l'information est émise d'un terminal à un autre après avoir traversé un ou plusieurs noeuds. Les réseaux à commutation ont cette topologie.

On distingue:

- le réseau en boucle;

Dans la topologie à diffusion (broadcast), l'information émise d'un terminal peut être reçue par différents terminaux et même tous les terminaux (message diffusé). Cette possibilité est due au fait que les différents terminaux se partagent un même support. Dans ce paragraphe, nous nous intéressons aux différentes topologies indépendemment de la méthode de partage du support.

On distingue:

- le réseau radio/satellite; (ici le terme de radio désigne le réseau hertzien)

Toute topologie adoptée doit faire au préalable l'objet d'une étude prenant en compte plusieurs facteurs:

- nombre de stations à connecter;

- flux des données;

- coût;

- distance entre entités communicantes;

- évolution possible;

- résistance aux pannes et lignes de secours;

- administration;

- ...

Pour effectuer une classification, il faut préciser le critère de classification. Nous nous basons sur la distance entre entités communicantes.

Prenons un ordinateur et considérons son architecture. Nous remarquons que des données sont acheminées entre entités sur des bus de communication. Il existe même une coopération entre processeur de traitement et co-processeurs (mathématique, graphique...). Dans certaines architectures différents processeurs de traitement coopèrent selon des schémas bien établis (pipeline, SIMD, MIMD...). Bien que certains problèmes rencontrés dans l'architecture d'un ordinateur se rapprochent de ceux d'un réseau informatique, la discipline " Architecture des calculateurs " est à distinguer de la discipline " Architecture de Communication ". En effet, la première s'intéresse essentiellement à ce qui se passe à l'intérieur d'un ordinateur, tandis que la seconde s'intéresse à la communication dans sa globalité. C'est pourquoi nous commençons à parler de Réseau lorsque des systèmes autonomes (ex. le calculateur) sont reliés entre eux.

Si l'environnement est local, nous parlons de RLE (Réseau Local d'Entreprise) ou LAN (Local Area Network).

Si la distance est plus grande, nous parlons de RLD (Réseau Longue Distance) ou WAN (Wide Area Network).

La séparation LAN/WAN va être plus affinée par l'introduction de DAN (Departemental Area Netxork), département au sens de département d'une université, laboratoire, centre, institut; et de MAN (Metropolitan Area Network), par exemple un réseau de ville.

Le choix du critère de distance n'est pas le seul possible. En effet, il est possible d'effectuer les choix suivants:

- le débit: Réseau bas débit, moyen débit,haut débit, très haut débit;

- le modèle d'architecture: Réseau OSI, X.25, SNA, DNA,DSA...

- la gestion: Réseau public, privé

- ...

Des classifications plus fines peuvent être effectuées. Par exemple pour un LAN on distingue:

- le réseau autour d'un PABX (Private Automatic Branch eXchange) ou PBX;

- le réseau bureautique (partage d'imprimantes, de logiciels...);

- le réseau local industriel (composé de capteurs et d'actionneurs);

- le réseau large bande ou intégré ( pour véhiculer le texte, son, image, vidéo);

.

0n appelle moyen de transmission,l'équipement physique qui relie effevtivement les noeuds du réseau.Ce moyen permet l'envoi et la réception des messages.Ces moyens de transmissions peuvent etre à guidage ou à diffusion.

Les moyens de transmission à guidage sont la paire torsadée,le cable coaxial(en bande large ou en bande de base),et la fibre optique.Pour ceux-là ,l'information se propage sur le cable.Pour un moyen de transmission difusée,l'information se propage sous forme d'ondes libres.Citons les ondes radio,les micro-ondes et les émissions infrarouges.La plus part des réseaux locaux utilisent une transmission guidée.

Le transceiver optique a pour fonction de convertir des impulsions électriques en signaux optiques véhiculés au coeur de la fibre. A l'intérieur des deux transceivers partenaires, les signaux électriques seront traduits en impulsions optiques par une LED et lus par un phototransistor ou une photodiode.

 On utilise une fibre pour chaque direction de la transmission.

 Les émetteurs utilisés sont de trois types:

 - Les LED Light Emitting Diode qui fonctionnent dans le rouge visible (850nM). C'est ce qui est utilisé pour le standard Ethernet FOIRL.

 - Les diodes à infrarouge qui émettent dans l'invisible à 1300nM

 - Les lasers, utilisés pour la fibre monomode, dont la longueur d'onde est 1300 ou 1550nM

Le tranceiver est appeller aussi Meduim Attachement Unit, il transmet et recoit des bits, et détecte les collisions.

Les trois types de fibre optique

- La fibre à saut d'indice 200/380 constituée d'un coeur et d'une gaine optique en verre de différents indices de réfraction. Cette fibre provoque de par l'importante section du coeur, une grande dispersion des signaux la traversant, ce qui génère une déformation du signal reçu.

 - La fibre à gradient d'indice dont le coeur est constitué de couches de verre successives ayant un indice de réfraction proche. On s'approche ainsi d'une égalisation des temps de propagation, ce qui veut dire que l'on a réduit la dispersion nodale. Bande passante typique 200-1500Mhz par km. C'est ce type de fibre qui est utilisé à l'intérieur des bâtiments de l'Université (62.5/125) et entre certains sites desservis par les PTT (50/125).

 - La fibre monomode dont le coeur est si fin que le chemin de propagation des différents mode est pratiquement direct. La dispersion nodale devient quasiment nulle. La bande passante transmise est preque infinie (> 10Ghz/km). Cette fibre est utilisée essentiellement pour les sites à distance.

 Il faut encore citer les connecteurs SMA (à visser) et les connecteurs FCPC utilisés pour la fibre monomode.

Il y a plusieurs manières pour coupler la fibre optique:

 - Le couplage mécanique de deux connecteurs mis bout à bout au moyen d'une pièce de précision. Le dessin ci-dessous montre l'union de deux connecteurs ST, mais il existe des coupleurs ST/SC ou ST/MIC.

 - Le raccordement par Splice mécanique qui est utilisé pour les réparations à la suite de rupture ou pour raccorder une fibre et un connecteur déja équipé de quelques centimètres de fibre que l'on peut acquérir dans le commerce(Pig tail).

 - La fusion au moyen d'un appareil à arc électrique appelé fusionneuse.

En bande large de base,un cable coaxial ne peut transmettre qu'un signal numérique en mode semi-duplex.La modélisation de fréquence(telle qu'elle est pratiquée en bande large) est ici impossible mais les trains de données à émettre subissent néanmoins un traitement spécial avant d'etre transmis(codage MANCHESTER, par exemple).Le cable coaxial en bande de base est essentiellement utilisé pour les topologies linéaires type bus.

En résumé, le réseau en bande de base s'avère utile lorsqu'un seul "type" d'utilisation est souhaité. Le cas de figure idéale est celui de transmissions éclatées entres ordinateurs, terminaux et périphériques pour lesquelles les vitesses d'accés ne constituent pas une priorité fondamentale. Aucun autre signal (voix en analogique, par exemple) ne peut etre transmis sur ce réseau. Les opérations couteuses en temps (transfert de fichiers) retardent l'accés au réseau des autres utilisateurs. Les transmissions simultanées sont impossibles.

On appelle réseau en bande large un réseau à support de transmission à canaux multiples, fonctionnant à haute fréquence et capable de supporter les deux types de trafic :

1)le trafic "éclaté" , c'est à dire les transmissions à hautes contraintes de retards telles que celles qui interviennent entre un terminal et son ordinateur.

2)le trafic persistant comme celui des transmissions vocales, les transferts de fichier ou la téléconférence.

Les câbles coaxiaux en bande large (et tout l'équipement qui s'y rattache) que l'on utilise dans les réseaux locaux sont identiques à ceux des systèmes standard de télévision par câble.

La paire torsadée à fils multiples est le moyen de transmission le plus simple. C'est aussi le plus connu dans la mesure ou c'est le système employé par les autocommutateurs des systèmes téléphoniques.

Le type le plus utilisé consciste endeux paires de fils de cuivre enrobés sous plastique que l'on vrille ensemble. Ces deux paires sont protégées par une meme gaine externe. C'est le moyen de transmission le plus économique.

Ces paires torsadées peuvent s'utiliser pour n'importe laquelle des topologies et on les trouve sur des réseaux qui désservent jusqu'à 256 dispositifs d'utilisation.

On peut transmettre avec un tel moyen, des signaux aussi bien analogiques que numériques selon le tyoe de modulation utilisé. La largeur de bande disponible dépend de la distance entre répéteurs, des techniques de traitement de signal et de la qualité du fil.

Le principal avantage d'un systéme cablé de ce type réside dans son cout modéré mais les limites en fréquences en font un moyen de transmission bien moins souple que le cable coaxial.

Les techniques de contrôle et d'accès, utilisées conjointement à une topologie judicieuse, permettent de réaliser les fonctions requises et les performances souhaitées par l'utilisateur du réseau.

Le contrôle du réseau peut être soit centralisé en un unique nœud de contrôle, soit distribué à l'ensemble des nœuds du réseau.

On entend par accès l'ensemble des techniques utilisées pour qu'un nœud obtienne le bénéfice d'un canal commun afin de transmettre des données. Il existe principalement deux techniques: les méthodes de compétition(contention-oriented) et les méthodes d'élection. On parle aussi respectivement d'accès aléatoire(ou statique)et de permis à émettre.

Cette technique entre dans la catégorie des méthodes d'élection. Chaque nœud a alors accès au canal selon un ordre déterminé. Les collisions directes sont ainsi totalement évitées. Souvent, un nœud central interroge successivement tous les autres nœuds. Si un nœud veut émettre un message, il ne peut le faire que lorsque "c'est son tour", sinon le noeud central questionne le nœud suivant. Cette technique porte le nom de "consultation". L'ordre suivant lequel sont intérrogs les nœuds peut être arbitraire ou fonction de l'emplacement physique. Cet ordre peut aussi être déterminé par une échelle de priorité, on parle alors de sélection.

Les techniques qui utilisent un nœud central d'appel peuvent être implantées sur toutes les topologies vues précédemment. On peut aussi utiliser un appel distribué. C'est alors le nœud qui définit son accès au canal. On utilise souvent dans les réseaux locaux la technique de passage d'un jeton.

cette technique peut être considérée comme une forme d'appel distribué. On la retrouve principalement dans les réseaux en anneau mais on l'utilise aussi de plus en plus dans les réseaux en bus.

Le passage du jeton consiste en un bit spécial (appelé jeton) qui voyage circulairement de nœud en nœud tout le long de l'anneau. Lorsque un nœud doit effectuer une opération, il dispose, lorsqu'il obtient un jeton, d' un certain temps pour s'emparer du jeton, accepter un message ou en émettre un. Pendant ce temps tous les autres nœuds ne peuvent qu'écouter le réseau. Le jeton est ainsi passé de nœud en nœud jusqu'à ce que le nœud émetteur en reprenne possession. Celui-ci s'assure alors de la bonne réception du message par son destinataire.

Cette technique de passage de jeton garantit un accès au réseau pendant un temps prédéterminé. Elle s'adapte mieux que les techniques de compétition au contrôle de commandes, au traitement et à toutes les applications en temps réel.

Par cette méthode l'accès des nœuds au réseau se fait de manière statique. Une des techniques les plus utilisées est la détection du signal avec accès multiple et détection de collision (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection: CSMA/CD ). Avec ce système , le nœud "écoute" le silence sur la voie avant d'émettre. Si un autre poste émet, le nœud peut soit se mettre en état passif pendant un intervalle de temps prédéterminé, soit surveiller continuellement la ligne pour émettre dès qu'elle se libère.

En cas de collision (deux postes ont émis simultanément), chacun des nœuds émetteurs retransmet son message au bout d'un intervalle de temps aléatoire. La distribution des temps d'attente dépend de facteurs tels que le volume du trafic sur le réseau, la longueur des messages ou la longueur effective des liaisons physiques. Cette méthode permet de traiter tous les postes sans privilégier l'un deux.

Jusqu'à une période relativement récente, les liaisons entre les différents équipements des installations industrielles étaient réalisées essentiellement avec lignes point à point. Avec le développement de l'automatisation, cette solutionne peut plus convenir, et les constructeurs on été amener à développer soit des réseaux conçues pour interconnecter des équipements homogènes, soit des systèmes de communication qui assurent le multiplexage de nombreuses liaisons point à point sur un seul milieu de transmission.

D'une manière très grossière, les besoins de communication en milieu industriel peuvent etre satisfaits à partir d'une hiérarchie de réseaux. Les deux les plus élevés correspondent à des liaisons entre terminaux, ordinateurs et mini-ordinateurs, Pour des fonctions qui concernes essentiellement la coordination de l'ensemble des activités, ainsi que la conception et la fabrication assistée par ordinateur. A ces niveaux ,les contraintes de temps sont peu sévères, mais le trafic peut etre trés important. Ces besoins peuvent etre satisfaits avec des réseaux dont les caractéristiques sont proches de celles des réseaux locaux classiques. A un niveau immédiatement inférieur, il est nécessaire de pouvoir coordonner l'activité d'équipements qui commandent directement le procédé, et qui peuvent etre par exemple des micro-ordinateurs, des commandes numériques ou des automates programmables. Ceci peut etre assuré avec un réseau qui doit pouvoir à la fois acheminer les informations urgentes liées à la conduite directe du procédé et écouler un trafic plus classique, qui correspond par exemple au chargement des programmes dans les différents équipements. Ce niveau correspond par exemple aux réseaux d'automates programmables.

Les capteurs et les actionneurs sont encore aujourd'hui reliés directement aux équipements de commande par des lignes point à point. Toutefois, cette solution apparait comme de moins en moins satisfaisante avec l'accroissement du nombre de dispositifs à scruter ou à commander, car elle conduit à des couts excessifs et elle pose des problèmes de fiabilité.

De ce fait, on commence à avoir apparaitre des réseaux de capteurs et d'actionneurs, appelés aussi réseaux de terrain (FIELD BUS), dont le plus connu est BITBUS. Contrairement aux autre réseaux industriels, ces réseaux de capteurs et d'actionneurs sont essentiellement hiérarchiser, avec un maitre constitué de commande, et des esclaves constitués par les capteurs et les actionneurs. Le trafic se réduit ici souvent à l'acheminement de données qui se présentent sous la forme de bits ou de caractères, mais les contraintes de temps réel peuvent être très sévères, avec des temps de réponse qui ne doivent pas dépasser 1ms à 10ms selon les systèmes. Enfin, il est impératif que le coût d'une connexion au réseau de capteurs et d'actionneurs soit très faible.

Un effort important a été entrepris récemment pour développer des réseaux locaux industriels conçus pour l'interconnexion d'équipements hétérogènes. Dans ce domaine, les deux approches les plus importantes sont PROWAY (Process Data Highway) et MAP (Manufacturing Automation Protocol ), qui sont tous deux basés sur un bus à jeton. A terme, il est probable que ces réseaux supplanteront progressivement les réseaux dédiés existant actuellement, pour assurer des communications au niveau 3, et même éventuellement au niveau 2(réseaux d'automates). En ce qui concerne les réseaux de capteurs et d'actionneurs, les travaux de normalisation d'un réseau standard n'ont pas vraiment encore débuté en 1985, mais plusieurs propositions basées par exemple sur BITBUS ou sur FIP (flux d'information avec le processus) ont été soumises aux organismes nationaux de normalisation.

La commande numérique adaptative tient compte des conditions effectives dans lesquelles s'effectue l'usinage, on conçoit qu'elle permette des pièces dans des tolérances plus serrés qu'avec une commande numérique normale.

Pour améliorer la productivité de développement des programmes et l'efficacité de l'usinage, une première méthode envisageable consiste à faire appel à l'ordinateur pour automatiser les opérations de préparation en travaillant à partir d'une base de donnée technologiques mise à jour en permanence à partir des mesures effectuées sur les machines-outils.

Cette approche est encore loin d'être opérationnelle , car elle implique la prise en compte par le système d'une expérience professionnelle au mois égale à celle d'un bon préparateur, ce qui est très difficile. Il est possible que les systèmes experts apportent une solution à ce problème, mais celles ci n'est guère envisageable que dans un avenir éloigné. Une seconde méthode qui peut être considérée pour améliorer la productivité consiste à reléguer une partie des opérations de préparation au niveau de la machine outil à commande numérique adaptative. Avec une telle approche, les vitesses d'avance et de broche spécifiées par le programme ne constituent qu'une indication sur les vitesses réelles, car celles-ci sont ajustées en permanence par le régulateur adaptatif.

En pratique, on distingue deux types différents de commandes numériques adaptatives, les commandes numériques avec optimisation (Adaptive Control with Optimization, ACO ) , et les commandes numériques avec contraintes (Adaptive Control with Constraintes, ACC ) . Les commandes numériques adaptatives avec optimisation sont conçues pour optimiser un critère de performance dans certaines limites imposées par le système. Les commandes numériques adaptative avec contraintes maximisent un ou plusieurs paramètres d'usinage, par exemple la vitesse d'avance , dans les limites fixées.

Avec un système de commande numérique avec optimisation, le critère de performance peut être par exemple le taux d'enlèvement des copeaux, et dans ce cas, la machine travaille en permanence de façon à maximiser ce taux d'enlèvement tout en restant dans les limites requises en ce qui concerne par exemple la température de l'outil ou les vibrations.

Dans une telle approche, le calcul du critère de performance est relativement complexe et l'implantation de l'algorithme de réglage nécessite des équipements importants. De ce fait, les commandes numériques avec optimisation ne sont pas encore utilisées pratiquement.

Les commandes numériques adaptatives avec contraintes peuvent être conçues d'une façon plus simple, et elles sont déjà utilisées sur certains types de machines. Une approche possible consiste par exemple à régler la machine avec une vitesse d'avance maximum en maintenant une force de coupe constante quelles que soient les variations de section du copeau, ce qui permet d'accroître la vitesse d'usinage par rapport aux techniques classiques.

Les systèmes à commande numérique adaptative nécessitent un traitement beaucoup plus élaboré que les systèmes traditionnels. Ceci a constitué jusqu'à maintenant un frein au développement de ces systèmes adaptatifs, mais avec les performances qu'il est possible d'obtenir aujourd'hui avec les microprocesseurs modernes, l'implantation d'un système adaptatif est devenue tout à fait réalisable au niveau des équipements informatiques. Dans ces conditions, le problème principal auquel se trouve confronté le concepteur concerne les capteurs. En effet, ceux-ci doivent être capables de délivrer des données fiables sur les différents paramètres qui affectent l'usinage.

Les forces de coupe peuvent être mesurées par des jauges de contraintes disposées sur le porte-outil. Le couple du moteur de broche, et la température de ce dernier peut être contrôlée par une thermistance, de façon à assurer une protection contre les surcharges. De même, il est possible de détecter les vibrations de l'outil à l'aide d'un capteur disposé au niveau de la broche. Le problème de la mesure de la température à l'interface entre l'outil et la pièce est beaucoup plus délicat. Une méthode possible consiste à traiter l'ensemble outil-piéce comme un thermocouple. Malheureusement, cette technique n'a pas jusqu'à présent donné de résultats fiables. Il serait également très important de pouvoir mesurer en ligne l'usure de l'outil et d'être capable de détecter les débris d'outil . En effet, ces mesures indispensables pour pouvoir faire fonctionner la machine-outil d'une façon entièrement automatique, sans opérateur. Malheureusement, il n'a pas encore été possible de trouver une solution entièrement satisfaisante au problème de la mesure de l'usure d'outil et à la détection de débris d'outil. On voit donc que l'avenir des systèmes à commande numérique adaptive est conditionné par les progrès qui seront réalisés en matière de capteurs.

Les applications de la téléinformatique en milieu industriel sont très diverses, et elles recouvrent en particulier la gestion globale de l'usine, le suivi de fabrication, la conduite de processus, les commandes d'automatismes, la conception et la fabrication assistée par ordinateur.

Sur cet exemple, le niveau 1 correspond à l'interaction directe avec le procédé, à partir d'automates programmables, de micro-ordinateurs, ou de commandes numériques. Ces équipements sont aujourd'hui reliés aux capteurs et aux actionneurs par des liaisons directes, mais il est probable que celles-ci seront progressivement remplacées par des réseaux locaux de capteurs et d'actionneurs qui permettront de diminuer le coût du câblage et de faciliter les modifications.

Au niveau 2, le fonctionnement de l'ensemble des équipements informatiques d'une ligne de fabrication ou d'un atelier est coordonné par un mini-ordinateur par l'intermédiaire d'un réseau local. Le mini-ordinateur assure la conduite, la surveillance et l'optimisation des opérations effectuées dans l'atelier. Par l'intermédiaire du réseau local, il charge les programmes de fonctionnement des équipements de commande. Il leur fournit également les valeurs de consigne et les ordres de déclenchement d'un travail. En retour, le mini-ordinateur reçoit par l'intermédiaire du réseau local des données concernant l'état des machines ou l'avancement du travail.

Le niveau 3 correspond à la gestion des opérations au niveau de l'établissement, avec en particulier la planification et la gestion de fabrication. Le type de trafic est ici sensiblement le même que pour les systèmes informatiques classiques.

Au niveau 4, les communications s'effectuent entre établissements, par l'intermédiaire du réseau public de télécommunications. Le transport de l'information doit alors être assuré par un réseau à grande distance qui emprunte les lignes et les réseaux des services publics de télécommunications.

Illustrons ce qu'est un réseau local industriel par un exemple pris au hasard parmi des dizaines: le réseau FACTOR

Les réseaux locaux et réseaux locaux industriels vont jouer un rôle considérablement comme partie de l'automatisation de la production, et c'est à ce titre que la robotique est concernée par eux, car les grandes usines automatisées de demain vont en fait se composer d'un nombre important d'ateliers divers flexibles connectés entre eux par un ou des RLI auquel se superposera et se connectera le réseau local reliant les quelques hommes destinés à guider tout l'ensemble et à en assurer la maintenance.

1)LES RESEAUX LOCAUX "Comparaison et choix"

PAR: J.S.FRITZ , C.F.KALDENBACH , L.M.PROGAR

EDITION : MASSON

2)INFORMATIQUE INDUSTRIELLE 4

PAR: HENRY NUSSBAUMER

EDITION : PRESSES POLYTECHNIQUES ROMANDES

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