FR2567343A1 - Procede et dispositif de transmission de donnees, notamment dans un aeronef - Google Patents

Abstract

PROCEDE DE TRANSMISSION MULTIPLEXEE EN TEMPS DE DONNEES NUMERIQUES AVEC UNE UNITE CENTRALE 1, PLUSIEURS STATIONS S1 A SN AINSI QU'UN CIRCUIT DE BUS 2, CARACTERISE PAR LES PHASES SUIVANTES: -D'INITIALISATION OU L'UNITE CENTRALE 1 DEPISTE TOUTES LES STATIONS S1 A SN ET PREPARE UNE PHASE DE DEMANDE; DE DEMANDE OU LES DIVERSES STATIONS S1 A SN ANNONCENT UN BESOIN D'ACCES AU BUS; -D'ATTRIBUTION OU CHAQUE STATION RECOIT UNE FENETRE DE TEMPS SUR LA BASE DE SA DEMANDE; -DE DONNEES POUR LA TRANSMISSION DE CELLES-CI. L'UNITE CENTRALE 1 COMPORTE UNE COMMANDE DE PHASES 16, UN COLLECTEUR DE DEMANDES 18, UN REPARTITEUR DE FENETRES 17, AINSI QU'UNE MEMOIRE 19, ET IL EST PREVU DANS QUELQUES-UNES DES STATIONS UN GENERATEUR DE DEMANDES 7 POUR ANNONCER EVENTUELLEMENT UN BESOIN D'ACCES AU BUS. D'OU LA POSSIBILITE D'ISOLER EVENTUELLEMENT DES STATIONS EN OBTENANT UN RAPIDE ACCES AU BUS POUR DES STATIONS IMPORTANTES.

Description

PROCEDE ET DISPOSITIF DE TRANSMISSION DE DONNEES, NOTAMMENT

DANS UN AERONEF.

La présente invention concerne un procédé et un dispositif de transmission multiplée en temps de données sous forme numérique dans un système de bus alors que

différents signaux tels que des signaux analogiques numé-

risés, des signaux de commutation survenant stoechastiquement peuvent se présenter et que le système de bus se compose d'une unité de commande centrale, de plusieurs appareils utilisateurs (stations) équivalents entre eux subordonnés à l'unité de commande et d'au moins un circuit de bus reliant

entre eux tous les utilisateurs.

Dans la transmission multiplexée en temps de signaux d'information numériques par un commun moyen de transmission de données, il existe une entente ferme sur la répartition des temps d'émission (fenêtres de temps). Pour résoudre le problème de la régulation de l'accès au bus, on connaît différents procédés subdivisables en centralisés et décentralisés. Les procédés centralisés se déroulent sous la dépendance d'un appareil de commande qui accorde

chaque fois l'accès au bus à un utilisateur. Dans les pro-

cédés décentralisés, un processus ayant cours à l'intérieur de chaque utilisateur fait que chaque fois un seul d'entre

eux peut occuper le bus.

Les procédés décentralisés offrent l'avantage de ne pas nécessiter d'appareil de commande central. En

revanche, il faut relativement longtemps pour qu'un utili-

sateur obtienne l'accès au bus. Le cas échéant, le procédé, par exemple le procédé dit CSMA/CD (CSMA/CD = Carrier Sense

multiple Access with Collision Detect), se bloque lui-même.

Maints procédés (Token, mais aussi CSMA/CD) sont vraiment problématiques avec des utilisateurs de diverses classes

de signaux ainsi qu'en cas de disparition d'un utilisateur.

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Les procédés centralisés offrent l'avantage d'une possibilité de surveillance et de commande judicieuse et complète des utilisateurs, mais elle charge le moyen de transmission par des échanges supplémentaires de données à des fins d'organisation. On connaît par le brevet allemand DEPS 22 62 933 un procédé d'attribution de fenêtresde temps utilisable aussi bien en régime centralisé qu'en régime décentralisé sans

qu'il existe de frontière rigide dans la capacité de trans-

mission disponible pour les diverses classes de signaux, une adaptation flexible au trafic ayant au contraire lieu avec la possibilité d'exploiter complètement la capacité du

système. Dans ce procédé de transmission de signaux d'infor-

mation de différents genres dans un système multiplexé en

temps dans lequel le cadre de multiplexage dans le temps est subdi-

visé en m sous-cadres, et chaque cadre en n fenêtresde temps, il est en conséquence prévu l'occupation du cadre de multiplexage en temps d'une façon telle que la ième fenêtre de temps du sous-cadre soit d'abord chaque fois occupée et que, dans les sous-cadres, une fenêtre de temps voisine ne soit occupée en plusqu'alors que, dans tous les sous-cadres d'un cadre de multiplexage dans le temps, la ième fenêtre

de temps est occupée.

Il est cependant désavantageux en même temps que, lorsque la capacité du système est pleinement utilisée,

l'accès au moyen de transmission soit bloqué pour des trans-

missions de données devenant nécessaires en plus.

L'invention a en conséquence pour objet un procédé et un dispositif du genre annoncé qui commandât l'accès au bus de façon optimale compte tenu de la largeur de bande disponible, ne bloquent pas letrafic des données en cas de surcharge, permettent un accès rapide au moyen de transmission etsoient flexibles quant au choix de ce moyen ainsi que dans l'établissement du système de bus. L'avantage

de l'invention réside dans le fait que le procédé de trans-

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mission est indépendant du choix du moyen (conducteur d'ondes lumineuses, câble coaxial ou bifilaire), permet des conceptions des plus diverses du bus ( structure annulaire ou linéaire, emplacements et nombre des utilisateurs) et offre en même temps la sécurité de transmission exigée dans l'aéronef. Le procédé est caractérisé par les différentes phases de transmission suivantes: a) une phase d'initialisation dans laquelle l'unité centrale dépiste toutes les stations utilisatrices et affecte à chacune d'elles une fenêtre de temps fixe pour une phase de demande; b) la phase de demande, dans laquelle les diverses stations annoncent un besoin d'accès au bus, chaque station ayant alors sa fenêtre de temps fixe; c) une phase d'attribution dans laquelle l'unité centrale affecte à chaque station une fenêtre de temps sur la base de la demande reçue;

d) une phase de données dans laquelle on transmet les données.

Suivant d'autres particularités avantageuses possibles de l'invention: avec un circuit de bus linéaire, l'unité centrale commande selon le même procédé un second système de bus analogue qui, en cas de défaillance du premier, assume la fonction de celui-ci; dans chaque phase de données il est prévu pour l'annonce de demandesde bus une fenêtre de temps dans laquelle au moins une station privilégiée peut émettre une impulsion de demande sous l'action de laquelle, aussitôt après l'expiration de cette phase de données, l'unité de commande centrale consulte les demandes et assure dans la nouvelle affectation du bus une fenêtre de temps à la station demanderesse; à des intervalles de temps relativement grands l'unité de commande réalise d'elle-même des phases d'initialisation pour constater l'état du système de bus ainsi que les suppressions ou adjonctions éventuelles de

stations.

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Le dispositif de transmission multiplexée en temps selon l'invention est caractérisé par le fait que l'unité centrale comporte une commande de phases de bus, un synchroniseur de phases de bus, un collecteur de demandes de fenêtres de temps, un répartiteur de fenêtresde temps et une mémoire, notamment pour enregistrer une liste des

stations. Dans un mode de réalisation préféré, avec pour.

chaque station un émetteur/récepteur, un identificateur d'adresses, un générateur d'adresses, un tampon de réception, un tampon d'émission et un synchroniseur, le dispositif comporte, au moins dans une des stations, un générateur de demandes destiné à émettre un signal approprié en cas de

besoin d'accès au bus.-

Ainsi le problème est-il résolu selon l'invention par le fait que, à des intervalles de temps déterminés, l'unité centrale introduit dans le trafic des données des phases de demande dans lesquelles les diverses stations annoncent un besoin d'accès au bus, à la suite de quoi l'unité centrale affecte, dans une phase suivante, dite d'attribution, sur la base des demandes reçues, à chaque station une fenêtre de temps déterminée que l'on utilise jusqu'à la prochaine phase de demande.On en a en même temps la possibilité d'affecter d'emblée à des stations importantes déterminées une priorité correspondante. D'o l'assurance que ces stations figureront dans chaque cas parmi les premières à recevoir une affectation de bus à l'intérieur

d'une phase d'attribution.

L'avantage réside aussi dans le fait que l'affec-

tation de fenêtres de temps aux utilisateurs a lieu pour des durées limitées et qu'en outre le système de bus n'est chargé que dans une faible mesure, et à des intervalles

périodiques, par la circulation de données d'organisation.

La capacité généralement limitée du bus est offerte aux utilisateurs, et éventuellement aussi retirée, c'est-à-dire libérée pour d'autres, selon l'afflux des données. Dans le cas de surcharge, la capacité du bus peut être mise à la disposition d'utilisateurs sélectionnés, d'autres étant servis plus rarement, mais sans être coupés

de la circulation des données.

De la possibilité d'adressage de chaque utilisa- teur il résulte une structure simple et modulaire d'un système de bus avec des possibilités simples de variation

même au cours du fonctionnement.

La disponibilité d'algorithmes appropriés dans l'unité de commande centrale permet une adaptation de la

répartition des canaux au trafic chaque fois nécessaire.

L'invention sera mieux comprise à l'aide de la

description détaillée d'un mode de réalisation pris comme

exemple non limitatif et illustré schématiquement par le dessin annexé, sur lequel: la figure 1 est le schéma synoptique d'un système de bus de données selon ladite invention; la figure 2 donne le déroulement dans le temps d'une transmission de données sur le bus; la figure 3 représente un processus de nouvelle répartition de fenêtres de temps; la figure 4 représente une initialisation du système de bus; la figure 5 représente une phase de données avec

un signal de demande de priorité.

La figure 1 représente un montage de principe d'un système de transmission de données. Une unité centrale 1 y est reliée, par un bus de données 2 et des lignes de couplage L1 à Ln, à un certain nombre n d'utilisateurs qui sont dénommés ici stations S1 à Sn et présentent en principe tous le même montage intérieur. Ce montage est représenté plus en détail sur l'exemple de la station S2. La ligne L2 est reliée à un émetteur/récepteur 3 qui coopère lui-même avec un identificateur d'adresses 4, un générateur d'adresses4a,

untampon de réception 5, un tampon d'émission 6, un géné-

rateur de demande 7 et un synchroniseur 8. Entre l'identi-

ficateur d'adresses 4 et le tampon de réception S, le tampon d'émission 6 et le générateur de demandes7, ainsi qu'entre ce générateur 7 et le synchroniseur 8, il existe chaque fois des liaisons transversales 9, 10 et 11. L'échange des données entre la station S2 et un appareil de la périphérie non représenté ici s'effectue par des lignes 12 et 13, dont cette dernière 13 est reliée au générateur d'adresses 4a, lui-même relié à l'émetteur/récepteur 3. Le montage intérieur de l'unité centrale 1 se compose d'un émetteur/récepteur 14 auquel sont reliés un synchroniseur de phases de bus 15, une commande de phases de bus 16, un répartiteur de fenêtres de temps 17, un collecteur de demandes de fenêtres de temps18 et une mémoire de priorités 19. Il existe en même temps entre le synchroniseur 15 et la commande 16, la commande 16 et le répartiteur 17, la commande 16 et le collecteur 18 ainsi qu'entre le répartiteur 17 et la mémoire 19, des liaisons transversales désignées par 20, 21, 22 et 23. La mémoire 19 renferme une liste de toutes les stations S1 à Sn correspondant entre elles par l'unité 1, cette liste pouvant

être facilement modifiée par effacement, ou nouvelle inser-

tion de données. Font entre autres partie des données concernant les diverses stations S1 à Sn, leur adresse univoque individuelle ainsi qu'un code fixant la priorité de chacune. Le flux des données sur le bus forme différents blocs dits " phases de bus". Il se présente dans le trafic normal prévu trois phases de bus, à savoir une phase de

demande, une phase d'attribution et une phase de données.

Pour commander ces phases, le synchroniseur 15 émet au commencement de chacune d'elles un signal correspondant SYNC sous la forme d'une combinaison de bits qui définit

nettement la phase qui va suivre et sert de plus à synchro-

niser des processus de comptage se déroulant dans les diverses stations. Pour introduire la phase de données, le

synchroniseur de phases de bus 15 émet par l'émetteur-

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récepteur 14 un signal SYNC Dées qui met en marche dans chaque station S1 à Sn un compteur horaire. Après que, dans

la station, un temps d'attente TTSD (Time to Start Data-

transfer = temps pour le déclenchement du transfert des données) individuel, adjugé par l'unité de commande s'est écoulé, ladite station commence à émettre dans sa fenêtre de temps. Le bloc de données émis comprend une case d'adresses et une case de données, la case d'adresses pouvant renfermer en plus de l'adresse-cible, d'autres informations pour le destinataire,- par exemple adresse-source, type de données ou messages analogues. Lorsque toutes les stations ont émis dans leur fenêtre de temps, il intervient une pause jusqu'à ce que l'unité centrale 1 introduise une nouvelle phase

par l'émission du signal de synchronisation approprié.

Pour une durée prédéterminée de la phase de données, le nombre de stations qui peuvent émettre durant

ce temps dépend de la largeur de bande du moyen de trans-

mission, ce qui pose une limite naturelle à la capacité de rendement du système. Dans le cas d'un grand nombre d'utilisateurs, la capacité de transmission ne suffit pas pour eux tous, si bien que lesdits utilisateurs sont branches et débranchés par rapport au bus. Il est prévu à cet effet, à l'intérieur de l'unité centrale 1, -la commande de phases de bus 20 qui, après le déroulement d'un nombre suffisant de phases de données, introduit régulièrement une

phase de demande. L'unité centrale 1 émet alors, à desti-

nation de toutes les stations S1 à Sn, un signal de synchro-

nisation SYNC Dem pour la phase de demande. Ici aussi chaque station a une fenêtre de temps ainsi qu'un temps d'attente TTSR (Time to start Request = temps de déclenchement de la demande), qui sont calculés en sorte que toutes les stations

puissent intervenir à l'intérieur de la phase de demande.

Chaque station émet alors une demande de bus sous la forme d'une combinaison de bits formulée essentiellement par chaque générateur de demandez7. Une demande d'utilisateur

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se compose de l'indication PA de la propre adresse et d'un signal URQ (User Request = demande d'utilisateur) qui peut également renfermer l'indication qu'il ne se présente pas de demande. En présence de toutes les demandes à l'expiration S de la phase de demande, un signal SYNC Att provoqué par la

commande de phases de bus 16 introduit une phase d'attribu-

tion. Pendant cette phase d'attribution, toutes les stations sont branchées sur réception et reçoivent communication de leurs nouveaux temps d'attente TTSD déterminés par le répartiteur de fenêtres de temps 17. La mémoire 19 note à des fins administratives qu'elle station a reçu telle ou telle

fenêtre de temps.

Une phase d'attribution est de nouveau suivie de plusieurs phases de données qui se déroulent d'après la nouvelle répartition des fenêtres de temps entre les diverses

stations. Entre une phase de demande et la phase d'attri-

bution correspondante peuvent aussi être insérées des phases de données si l'unité centrale 1 a besoin d'un plus long

temps de calcul.

Si, par exemple par suite d'une extension du système, il devait parvenir davantage de demandes qu'il n'y a de fenêtres de temps à attribuer, l'unité centrale 1 opérerait selon un algorithme approprié un choix de stations recevant une fenêtre de temps. Les stations refusées seraient

prises en considération lors du cycle d'attribution suivant.

On peut de la sorte répartir un nombre limité de fenêtres de temps sur un grand nombre de stations, ce qui peut cependant représenter pour chaque station S une restriction de la

durée d'émission disponible. Pour que ce genre de transmis-

sion de données puisse simplement fonctionner, il faut fixer au commencement les fenêtres de temps pour la phase de

demande. A cet effet, chaque station S est invitée à s'annon-

cer par l'unité centrale 1, si bien que l'on peut former dans la mémoire 19 une liste de toutes les stations auxquelles il faut attribuer des fenêtres de temps. A chaque station qui s'annonce il est affecté, dans une phase d'attribution

initiale; un temps d'attente TTSR. Cette phase est intro-

duite par un signal de synchronisation SYNC Att in. Ce signal se distingue précisément du signal SYNC Att par le fait qu'il provoque l'attribution d'un TTSR. Chaque station a donc à tenir compte ultérieurement de deux fenêtres de temps, à savoir: - dans la phase de données une fenêtre caractérisée par le temps TTSD, laquelle sert à la transmission des données et peut être modifiée ou également complètement supprimée par la centrale; - une fenêtre caractérisée par le temps TTSR, laquelle sert, dans chaque phase de demande, à la transmission d'une demande de bus et n'est attribuée qu'une seule fois par

l'unité centrale 1, cela toujours au commencement du fonc-

tionnement dans l'initialisation.

S'il existe des données importantes dans une

station, mais que celle-ci n'ait pas été prise en considé-

ration lors de la dernière attribution de fenêtres de données, ladite station reste exclue de la suite de la circulation

des données jusqu'à la prochaine phase de demande.

En conséquence, une extension du dispositif non explicitée ici réside dans le fait que les dispositifs d'émission et de réception 3 des diverses stations comportent chacun un circuit pour l'obtention directe d'une phase de demandes. De même, l'émetteur-récepteur 14 de l'unité centrale 1 comporte un circuit qui identifie un tel signal, par exemple une impulsion simple, et provoque l'introduction, en prochaine phase, d'une phase de demande par la commande de phases 16. Peu importe en même temps pour la suite du déroulement par quelle station ou éventuellement par combien de stations ce signal est émis. Il importe seulement que, dans la phase de demande, chaque station s'étant assuré, seule ou avec d'autres, cette phase se fasse reconnaître comme telle. Dans la phase d'attribution suivante, une

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fenêtre de temps est ensuite obligatoirement affectée à chacune de ces stations, au lieu que d'autres, notamment celles qui n'ont pas posé de demande, restent sans accès au bus. Pour la transmission des signaux de déclenchement d'une phase de demande obtenue par une station privilégiée, il est prévu, dans cette extension, une fenêtre de demande à l'intérieur de chaque phase de données. On reconnaît par exemple un signal de déclenchement au fait qu'il apparaît

dans cette fenêtre de demande une impulsion correspondante.

La figure 2 indique le déroulement dans le temps du flux de données qui traverse une station reliée au système de bus. Sur l'axe des temps supérieur sur la figure, le trafic commence par une phase de demande, après quoi deux

phases de données s'écoulent encore jusqu'à la phase d'attri-

bution, dans laquelle est communiquée la nouvelle réparti-

tion des fenêtres de temps entre les diverses stations telle qu'elle résulte de la phase de demande. Les phases

de données suivantes ont lieu selon ladite nouvelle répar-

tition jusqu'à l'intervention d'une deuxième phase de

demande qui peut ensuite provoquer une autre nouvelle répar-

tition communiquée dans une deuxième phase d'attribution, etc. Sur l'axe des temps inférieur de la figure, on a représenté sous forme développée une phase de données. Cette phase est introduite par le signal SYNC Dées, à la suite duquel chacun des k utilisateurs émet, une fois écoulé son temps TTSD 1,2...,k spécial, l'adresse à toucher et les données à transmettre. Les diverses fenêtres de temps sont désignées par Canal 1, 2. ., k, k pouvant

être inférieur au nombre total n des stations reliées.

La figure 3 représente le processus d'une nouvelle répartition de fenêtres de temps avec une phase de demande dans laquelle les n stations donnent toutes leur propre adresse PA et émettent ensuite leurs signaux URQ (de demande d'utilisateurs). Cette phase est introduite

par un signal SYNC Dem d'o partent les divers temps TTSR.

Le signal SYNC Dées qui suit introduit une phase de données.

Lorsque l'unité centrale 1 a déterminé les nouveaux TTSD, ceux-ci sont communiqués aux diverses stations dans la phase

d'attribution suivante.

La figure 4 donne le déroulement dans le temps-

de la circulation des données pendant une phase d'initiali-

sation à accomplir avant le déroulement de l'opération normale. Cette phase comporte de nouvelles tranches qui sont caractérisées par les processus de sélection d'adresses, première attribution de fenêtres de demandes, premières demandes de fenêtres de données et première attribution de fenêtres de données qui s'y déroulent. L'axe des temps

inférieur est de nouveau allongé, si bien que les particu-

larités de la sélection des adresses y apparaissent. Après un signal de remise à zéro RAZ, toutes les stations sont interpellées ici de façon continue par des questions F 1 à F n. Entre les divers blocs de questions est ménagé chaque

fois un intervalle pour les réponses A 1 à A n correspon-

dantes. Sur cet axe des temps allongé apparaissent aussi les particularités de la première tranche d'attribution, introduites par un signal SYNC Att-in. Dans cette tranche, des fenêtres de demande sont attribuées, par communication de leurs TTSR, aux stations qui se sont annoncées lors de la sélection des adresses,l'adresse A 1, etc., de chaque

station apparaissant en premier dans chaque bloc de données.

La figure S représente une phase de données avec un signal de demande de priorité PRIO. Ce signal apparaissant à l'intérieur de la fenêtre de demande AS est compris par l'unité centrale 1 en tant que signal pour l'obtention d'une phase de demande, à la suite de quoi aussitôt, c'est-àdire après interruption de la phase de données en cours, ladite phase de demande est introduite par un signal SYNC Dem émanant de l'unité centrale 1. Dans cette phase, les diverses stations émettent leurs demandes URQ et celle qui s'est assurée la phase de demande se fait reconnaître. Une fenêtre de données est obligatoirement affectée à cette

station dans la phase d'attribution suivante.

Claims (6)

REVENDICATIONS

1. Procédé de transmission multiplexée en temps de données sous forme numérique dans un système de bus alors que différents signaux tels que des signaux analogiques

numérisés, des signaux de commutation survenant stoechasti-

quement peuvent se présenter et que le système de bus se compose d'une unité de commande centrale, de plusieurs stations utilisatrices (S1 à Sn) équivalentes entre elles subordonnées à l'unité de commande et d'au moins un circuit

de bus (2) reliant entre elles toutes les stations utilisa-

trices, procédé caractérisé par les différentes phases de transmission suivantes: a) une phase d'initialisation dans laquelle l'unité centrale (1) dépiste toutes les stations (S1 à Sn) utilisatrices et affecte à chacune d'elles une fenêtre de temps fixe pour une phase de demande; b) la phase de demandes, dans laquelle les diverses stations (S1 à Sn) annoncent un besoin d'accès au bus, chaque station ayant alors sa fenêtre de temps fixe; c) une phase d'attribution, dans laquelle l'unité centrale (1) affecte à chaque station une fenêtre de temps sur la base de la demande reçue; d) une phase de données, dans laquelle on transmet les données.

2. Procédé selon la revendication 1 caractérisé par le fait qu'avec un circuit de bus linéaire, l'unité centrale 1 commande selon le même procédé un second système de bus analogue qui, en cas de défaillance du premier,

assume la fonction de celui-ci.

3. Procédé selon l'une quelconque des revendications

1 ou 2 caractérisé par le fait que dans chaque phase de données il est prévu pour l'annonce de demandes de bus une

fenêtre de temps dans laquelle au moins une station privi-

légiée peut émettre une impulsion de demande sous l'action

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de laquelle, aussitôt après l'expiration de cette phase de données, l'unité de commande centrale (1) consulte les demandes et assure dans la nouvelle affectation du bus une

fenêtre de temps à la station demanderesse.

4. Procédé selon l'une quelconque des revendications

1 à 3 caractérisé par le fait qu'à des intervalles de temps

relativement grands l'unité de commande (1) réalise d'elle-

même des phases d'initialisation pour constater l'état du système de bus ainsi que les suppressions ou adjonctions

éventuelles de stations.

5. Dispositif de transmission multiplexée en temps de données numériques alors que différents signaux tels que

des signaux analogiques numérisés, des signaux de commuta-

tion survenant stoechastiquement peuvent se présenter et que le système de bus se compose d'une unité centrale, de plusieurs stations équivalentes entre elles subordonnées à l'unité de commande et d'au moins un circuit de bus reliant entre elles toutes les stations, dispositif caractérisé par le fait que l'unité centrale (1) comporte une commande de phases de bus (16), un synchroniseur de phases de bus (15), un collecteur de demandes de fenêtres de temps (18), un répartiteur de fenêtres de temps (17) et une mémoire (19),

notamment pour enregistrer une liste des stations (S1 a Sn).

6. Dispositif selon la revendication 5, avec pour chaque station un émetteur/récepteur, un identificateur d'adresses, un générateur d'adresses, un tampon de réception, un tampon d'émission et un synchroniseur, caractérisé par le fait qu'il comporte, au moins dans une des stations (S1 à Sn), un générateur de demandes (7) destiné à émettre un signal

appropriée en cas de besoin d'accès au bus.