Structuration actuelle

L’attrait de la technologie Ethernet se concr´etise par la prise de positions sur le march´e de construc-teurs et l’apparition d’organisations institutionnelles ayant pour but la promotion et la standardisation d’Ethernet pour les applications industrielles. On peut citer ainsi le constructeur Rockwell Automa-tion (Rockwell InternaAutoma-tional CorporaAutoma-tion, 1998) qui vise `a d´efinir l’int´erˆet pour ses clients `a utiliser Ethernet. D’autres manufacturiers comme Richard Hirschmann (Hirschmann GmBH, n.d.) supposent le d´eploiement d’Ethernet commut´e comme infrastructure des applications industrielles `a temps-r´eel. Les grands constructeurs d´eveloppent actuellement des solutions r´eseaux bas´ees sur Ethernet : Rockwell avec EtherNet/IP (Brooks, 2001), Siemens avec Profinet ou encore Schneider avec Modbus TCP/IP. C’est ainsi que l’IEC 61158 qui constitue la r´ef´erence des standards des r´eseaux de terrain int`egre d´esormais ces r´eseaux bas´es sur Ethernet comme HSE (High Speed Ethernet) de Fieldbus Foundation. C’est ce que montre la figure 1.12

Fig.1.12: The International Fieldbus - IEC 61158

Peu de produits se sont maintenus durant la premi`ere phase. Mais aujourd’hui, ils sont de plus en

plus nombreux et la revue The Industrial Ethernet Book5 maintient `a jour une liste de 680 produits

industriels.

De plus, des organisations comme l’IAONA6 (Industrial Automation Networking Alliance) ou l’IEA7

(Industrial Ethernet Association) promeuvent Ethernet comme le nouveau (( standard en environnement industriel )).

L’Industrial Networking Alliance (IAONA) a ´et´e fond´ee aux Etats Unis avec le but d’´etablir Ethernet comme le standard dans les environnements industriels. Depuis novembre 1999, la mˆeme organisation joue un rˆole similaire en Europe (IAONA Europe8) de promotion d’Ethernet pour les applications industrielles et embarqu´ees. L’Industrial Ethernet Association (IEA) est une autre association fond´ee en 1999 qui vise `

a ´etablir les standards de d´eploiement des produits Ethernet sur le march´e industriel.

1.4 D´elimitation de notre travail

Dans cette partie, nous avons montr´e que le domaine d’´etude des syst`emes contrˆol´es en r´eseau est relativement vaste et peut donner lieu `a diff´erentes recherches. Un seul type de r´eseau utilis´e pour in-terconnecter les ´equipements de l’application est d´ej`a un facteur discriminant. L’utilisation d’Ethernet

comme support de communications d’applications `a temps critique reste n´eanmoins probl´ematique du

fait du non d´eterminisme de son protocole d’acc`es `a la voie. Avec Ethernet, rien ne garantit l’arriv´ee du message dans un temps donn´e. Compte tenu de l’´evolution de l’utilisation du r´eseau Ethernet dans les r´eseaux industriels, notre ´etude se focalisera sur les probl`emes pos´es par cette utilisation.

Le positionnement de ces travaux peut alors ˆetre r´esum´e au travers du sch´ema d’´etude du projet europ´een NeCST.

D´egradation Reconfiguration Accommodation

Mod`ele de l’application Application Mod`ele du r´eseau

R´eseau

D´etection de fautes Evaluation

Fig.1.13: Sch´ema d’´etude du projet europ´een NeCST

Le sch´ema de la figure 1.13 int`egre les diff´erentes ´etapes de l’analyse d’un syst`eme contrˆol´e en r´eseau en prenant en compte les fautes survenant `a la fois sur le process et sur le r´eseau. Diff´erentes ´etudes ont d´ej`a ´et´e men´ees au CRAN autour de cette probl´ematique. On peut par exemple citer les travaux de (Michaut et Lepage, 2003) concernant l’adaptation de l’application `a la qualit´e de service du r´eseau. D’autres

6http ://www.iaona.com

7http ://www.industrialethernet.com 8http ://www.iaona-eu.com

1.4 D´elimitation de notre travail 21 travaux (Krommenacker, 2002), (Rondeau et al., 2001) se sont port´es sur les aspects reconfiguration, et plus particuli`erement sur l’optimisation de la topologie des r´eseaux Ethernet. La situation de nos travaux sur ce sch´ema est concentr´ee sur les aspects r´eseau et mod`ele de r´eseau.

Contrˆole Commande Actionneurs, Capteurs Supervision Maintenance Trafic externe Intranet, Internet R´eseau Ethernet d´elais ?

Fig.1.14: Contexte d’´etude

Comme le montre la figure 1.14, notre ´etude porte sur une ´evaluation de performances des r´eseaux bas´es sur Ethernet dans le contexte de syst`emes contrˆol´es en r´eseau. Les hypoth`eses qui seront prises au niveau des entr´ees du r´eseau seront donc d´efinies dans le cadre applicatif des syst`emes contrˆol´es en r´eseau. L’´evaluation de performances visera `a r´epondre `a un crit`ere de satisfaction des besoins en temps-r´eel. Pour cela, un mod`ele fonctionnel et analytique du r´eseau Ethernet sera pr´esent´e en vue de majorer les temps de travers´ee du r´eseau. Le p´erim`etre des travaux sera par cons´equent restreint aux couches 1 et 2, les seules impl´ement´ees par Ethernet.

Ce chapitre nous a permis de mettre en ´evidence le probl`eme de l’ind´eterminisme de l’acc`es au medium d’Ethernet. Le chapitre suivant pr´esente alors un ´etat de l’art des travaux visant justement `a am´eliorer ses performances, voire `a le rendre d´eterministe.

Chapitre 2

Am´eliorer les performances

d’Ethernet

Ce chapitre pr´esente un ´etat de l’art des travaux visant `a am´eliorer les performances, voire `a rendre d´eterministe1 les r´eseaux bas´es sur Ethernet pour les applications temps-r´eel. Il d´etaille dans un premier temps les diff´erentes ´evolutions technologiques apparues dans les derni`eres d´ecennies. Ensuite, les travaux sont class´es suivant la nature de la topologie utilis´ee : partag´ee ou commut´ee. Enfin, les diff´erentes propositions sont compar´ees ; nous permettant de positionner notre travail relativement `a la contrainte de d´eterminisme.