Brevet FR2533053A1 — publié le 19840316

Procédé et dispositif de te le surveillance et de télécommande des équipements répartis le long d'une liaison de transmission numérique par ligne à fibre optique. La pressente invention concerne la télésurveillance et la télécom- mande d'équipements repartis le long dune liaison numérique par ligne à fibre optique. Dans les systèmes de transmission numérique à très longue portée par ligne à fibre optique équipée de répéteurs, on envisage d'utiliser des diodes laser comme source de lumière Comme les diodes laser ne répondent pas actuellement aux conditions de durée de vie et de fiabilité exiges pour les systèmes de transmission à très longue porte, on pré- voit pour les systèmes de la première generation, une certaine redon- dance au niveau des diodes laser équipant les repeteurs. Les diodes laser sont par exemple systématiquement quadrupbees, les quatre exemplaires étant raccordés à l'extPérité d'une meme fibre optique par lintermé= diaire d'un sélecteur permettant de choisir celui en service. L'remploi d'une telle redondance dans des répéteurs inaccessibles tels que des répéteurs sous-marins implique une télésurveillance des exemplaires en service dés diodes laser et une te le commande des sélecteurs assurant leur permutation. La pressente invention a pour but une télésurveillance et une télé- commande mettant en oeuvre un très faible nombre de circuits au niveau des équipements répartis afin de ne pas compromettre la fiabilité et la durée de vie d'une liaison. Elle a pour objet un procédé de télésurveillance et de télécom- mande des équipements repartis le long d'une liaison de transmission numérique par ligne à fibre optique utilisant, comme signal en ligne une suite d'éléments binaires isochrones. Ce procédé consiste à transmettre une information de télésurveillance ou de télécommande par l'interme'- diaire -d'un motif numérique particulier qui est constitué dXéléments binaires isochrones de même définition que ceux du signal en ligne, qui est transmis en ligne en interrompant le trafic numérique normal et qui présente, une structure périodique engendrant dans son spectre de puissance une raie de fréquence caractéristique dépassant en niveau ltenve- loppe du spectre de puissance en ligne du trafic numérique normal, et à recevoir ladite information de télésurveillance ou de télécommande par la détection de la présence de ladite raie de fréquence caractéristique dans le spectre de puissance du signal en ligne. Elle a également pour objet des dispositifs d'4mission et de réception de signaux de télesurveiilance ou de télécommande mettant en oeuvre le procédé. La nature périodique des motifs numériques utilisés pour transmettre des informations de te'le'commande et de télésurveillance simplifie les circuits necessaires à leur éiaboration qui n'ont pas à mémoriser les motifs mais uniquement leur période elementaire. La caractérisation de chacun des motifs précites par une raie de fréquence propre permet leur détection par un simple filtrage analogique. D'autres earaetéristiques et avantages de l'invention ressortiront des revendications jointes et de la description ci-après d'un mode de mise en oeuvre du procédé donné à titre d'exemple. Cette description sera faite en regard du dessin dans lequel : - la figure 1 représente un répéteur d'une liaison numérique par ligne à fibre optique, équipé de photo-emetteurs dont la diode laser est quadruplée, d'une télésurveillance des exemplaires en service des diodes laser et d'une télécommande de leur permutation, - la figure 2 détaille un émetteur de télésurveillance du répéteur de la figure 1 - et la figure 3 détaille un récepteur de télécommande du répéteur de la figure 1. La figure 1 montre, dans sa généralité, un répéteur bidirectionnel d'une liaison numérique à très longue portée utilisant une ligne à fibre optique par sens de transmission. Le signal de transmission empruntant sous forme lumineuse les fibres optiques est un signal numérique composé d'une succession d'éléments binaires isochrones.Dans chaque sens de transmission le signal arrive au répéteur sous une. forme lumineuse par une fibre optique 1 respectivement 2. I1 est mis sous forme électrique dans un photorécepteur 3 respectivement 4. Il est ensuite appliqué à un circuit de récupération d'horloge 5 respectivement 6 récupérant la cadence des éléments binaires ou rapidité de modulation et à un circuit régénérateur 7 respectivement 8 effectuant une remise en forme et une resynchronisation des éléments binaires à la rapidité de modulation récupérée. Après régénération il est remis sous forme lumineuse par un photo-émetteur 9 respectivement 12 et réémis en dehors du répéteur sur une fibre optique 11 respectivement 10. La conversion électro-optique du signal issu du circuit régénérateur 7, 8 se fait dans les photo-émetteurs 9, 12 au moyen d'une diode laser attaquée par un modulateur et équipée d'un circuit de polarisation à régulation maintenant constante sa puissance d'démission lumineuse. Ce circuit de polarisation, de conception classique, met en oeuvre un asservissement qui tend à augmenter l'intensité du courant de polarisation lorsque la puissance de l'émission lumineuse décroit et, inversement, à diminuer cette intensité lorsque la puissance de l'émission lumineuse croit, il est en effet bien connu que ltémisslon lumineuse d'une diode laser se produit dès que l'intensité de son courant de. polarisation dépasse un certain seuil et, qu'au delà de ce seuil la puissance de l'émission lumineuse varie dans le même sens que l'intensité du courant de polarisation. Pour des motifs de fiabilité et de durée de vie, chaque photo-émetteur 9, respectivement 12 dispose de quatre exemplaires de diodes laser équipés de circuits individuels de polarisation 91, 92, 93, 94 respectivement 121, 122, 123, 124 et attaqués par des modulateurs individuels 95, 96, 97, 98 respectivement 125, 126 127, 128.Le vieillissement de chaque exemplaire est surveillé au moyen d'un détecteur à seuil de cou- rant équipant le circuit individuel de polarisation'et contrôlant l'intensité du courant de polarisation On sait en effet qu'à température constante, le courant de polarisation d'une diode laser fonctionnant à puissance constante croit avec le vieillissement et- qu'au delà d'un certain seuil maximal, une fin prochaine est prévisible. La sélection parmi quatre de l'exemplaire en service de la diode laser dsun photo-émetteur- 9, 12 est- assurée au moyen d'un sélecteur de modulateurs 99, 129 et d'un sélecteur optique 100, 130. L'un et l'autre sont réalisés sous forme mécanique et mus par un moteur 101, 131 contrôlé par un récepteur de télécommande 13, 14 lui-meme connecté en sortie du régénérateur 7, 8 appartenant au meme sens de transmission. Les circuits individuels de polarisation des quatre exemplaires de la diode laser d'un photo-émetteur 9, 12 présentent des sorties sur lesquelles sont disponibles des signaux binaires de contrôle de vieillissement engendrés par leurs détecteurs à seuil de courant. Ces sorties sont réunies par une porte logique de type "ou" 15, 16 à l'entrée d'un émetteur de télécommande 17, 18 intercalé en sortie du circuit régénérateur 7, 8 de l'autre sens de transmission au moyen d'un coupleur 19, 20. Dès que, dans un répéteur, une diode laser en service sur un sens de transmission présente un courant de polarisation supérieur au seuil du détecteur de courant de son circuit de polarisation il y a déclenchement de l'émetteur de télécommande qui est inséré dans le répéteur sur l'autre sens de transmission et qui interrompt le trafic numérique normal par un signal numérique de télésurveillance caractéristique du rang du répéteur. Le terminal à l'origine du sens de transmission traité par la diode laser en service manifestant des signes de vieillissement reconnait le signal de télésurveillance et engendre, éventuellement, à la place du trafic numérique normal en direction du répéteur concerné un signal numérique de télécommande caractéristique du rang du répéteur.Ce signal de télécommande est détecté par le récepteur de télécommande du répéteur concerné et déclenche la mise en marche du moteur d'actionne- ment des sélecteurs du photo-émetteur qui procèdent au changement de l'exemplaire en service de la diode laser. Les signaux de télécommande et de télésurveillance utilisés sont formés de motifs numériques constitués dséléments binaires isochrones de même définition que ceux du trafic numérique normal et sont assimilés par les régénérateurs des répéteurs au trafic numérique normal de sorte que leur transmission d'un répéteur à un terminal ou inversement ne réclame aucune disposition particulière. Chaque motif numérique a une structure périodique engendrant dans son spectre de puissance une raie de fréquence caractéristique dépassant en niveau l'enveloppe du spectre de puissance du trafic numérique normal en ligne. Fo étant la rapidité de modulation, un motif numérique ayant une période constitutive formée de M éléments binaires présente une fréquence fondamentale caractéris- tique Fm. Fo F qui peut etre ajustée en jouant sur la valeur M et dont on peut régler le niveau de puissance par rapport à l'enveloppe du spectre de puissance du trafic numérique normal en ligne en jouant sur la durée du motif. L'affectation aux signaux de télécommande ou de télésurveil1ance de fré- guences caractéristiques propres par exemple en leur attribuant des valeurs M distinctes permet la réception de ces signaux par une détection de fréquence réalisable à l'aide de circuits analogiques très simples. La périodicité de leurs structures permet en outre de simplifier les circuits numériques d'émission contribuant à leur élaboration. La figure 2 détaille la constitution de l'émetteur de télécommande 17 du répéteur représenté à la figure 1. Celui-ci comporte un circuit de composition du motif du signal de télésurveillance, des circuits d t ai- guillage contrôlant l'accès des circuits de composition à un sens de la liaison et un circuit de déclenchement eontPölant le circuit d'aiguil- lage et le temps d'activité du circuit de composition. Le circuit de composition est formé d'un multiplexeur 170 adressé par un compteur 172. Le multiplexeur 170 a des entrées données 171 en nombre égal à celui des éléments binaires de la période constitutive du motif'numérique du signal de télésurveillance considéré, portées au niveau logique O ou 1 selon la définition de cette période, une sortie donnée et des entrées d'adressage. Le compteur 172 est connecté par des sorties parallèles aux entrées d'adressage du multiplexeur 170. Il est bouclé sur lui meme et a une capacité de comptage égale au nombre d'élé- ments binaires de la période constitutive du motif numérique du signal de télésurveillance concerné.Lorsqu'il est oadencé par le signal issu du circuit de récupération d'horloge 5 il provoque en sortie du multiplexeur 170 l'émission d'une suite d t éléments binaires ayant la structure périodique du motif numérique du signal de télésurveillance considéré. Les circuits d'aiguillage sont constitués d'un sélecteur 173 aiguillant le signal de cadencement soit vers le circuit régénérateur 7 soit vers l'entrée de comptage du compteur 172 et d'une porte logique de type "et" à deux entrées 174 qui est intercalée en sortie du multiplexeur 170 et qui permet de maintenir la sortie de l'émetteur de télécommande au niveau 0 lorsque ce dernier n'est pas déclenché. Le circuit de déclenchement est un monostable 175 qui détermine la durée du motif numérique du signal de télécommande considéré et qui est connecté en sortie à la commande du sélecteur 173 et à une entrée de la porte logique de type "et" 174. l'entrée de ce monostable 175 qui est celle de déclenchement de l'émetteur de télécommande est attaquée par la porte logique de type "ou" 16 centralisant les signaux de contrôle de vieillissement des exemplaires de la diode laser du photo-émetteur 12 (figure 1).Dans son état stable correspondant au non déclenchement de l'émetteur de télécomîflande 17 le monostable 175 délivre à sa sortie un niveau logique 0 qui est reproduit sur la sortie de l'émetteur de télé- commande 17 par la porte logique de type "et" 174 et qui provoque l'ap plication'du signal de cadencement au circuit régénérateur 7. Dans son état instable correspondant au deolenehement de l'émetteur de télécommande 17, le monostable 175 délivre à sa sortie un niveau logique 1 qui rend la porte logique de type "et" 174 transparente au signal de sortie du multiplexeur 170 et qui provoque l'application du signal de cadencement au compteur 172. Le circuit régénérateur 7 délivre en sortie un niveau logique 0 lorsqu'il est privé du signal de cadencement du circuit de récupération d'horloge 5. Le coupleur 19 est un circuit remplissant une fonction logique de type '!ou". Le niveau logique 0 constant que lui fournit l'émetteur de télécommande 17 lorsqu'il n'est pas déclenché le rend transparent au signal de sortie du circuit régénérateur 7 formé du trafic numérique normal tandis que le niveau logique 0 constant que lui applique le circuit. régénérateur 7 lorsque l'émetteur de télécommande 17 est déclenché le rend transparent au signal de sortie de l'émetteur de télécommande qui vient interrompre le trafic normal. Dans la pratique, la rapidité de modulation étant très élevée on peut se passer de la porte logique de type "et" 174 et intercaler aux entrées du coupleur 19 des condensateurs qui bloquent la transmission du niveau continu (état logique 1) éventuellement présent à la sortie du multiplexeur 170 alors qu'il est adressé par le compteur 172 à l'état bloqué. il faut remarquer ici l'extPême simplicité du circuit de oompo- sition du motif qui ne mémorise aux entrées du multiplexeur 170 qu'une période du motif et qui ne comporte pas de circuit de synchronisation un motif pouvant débuter sans inconvénient à un endroit quelconque de sa période constitutive. La figure 3 détaille la constitution du récepteur de télécommande 13 du répéteur représenté à la figure 1. Celui-ci comporte un filtre à bande étroite 1151 centré sur la fréquence caractéristique du signal de télécommande considéré suivi d'un amplificateur-détecteur 142, d'un circuit à seuil de niveau 132, d'un circuit antiparasite et d'un circuit de commande pas à pas -du moteur d'entraînement des sélecteurs assurant la mise en service de l'un des quatre exemplaires de la diode laser du photo-émetteur 9. Le filtre à bande étroite 941 est par exemple un filtre à quartz dont la sélectivité est suffisante pour ne laisser passer qu'une seule raie de fréquence parmi celles utilisées pour caractériser les signaux de télécommande ou de télésurveillance. Le circuit à seuil de niveau 132 peut être un trigger de Schmitt. il permet au récepteur de n'entre sensible qu'aux raies de fréquence caractéristique d'un niveau de puissance suffisant. Son hystérésis assure un déclenchement franc exempt de phénomène de battement. te circuit antiparasite est constitué d'une porte logique de type "et" 133 à deux entrées reliées à la sortie du circuit à seuil de niveau 132, l'une directement, l'autre par l'intermédiaire d'un circuit à retard 134. Ce circuit à retard 134 procure une temporisation permettant de s'assurer que le récepteur de télécommande se déclenche sur un signal de télécommande et non sur un parasite. Le circuit de commande pas à pas se compose d'une bascule de type D 135 d'un amplificateur de puissance 136 et d'un contact auxi- liaire 137. La bascule de type D a son entrée D constamment portée au niveau logique 1, son entrée d'horloge CP connectée en sortie du circuit antiparasite, son entrée de remise à zéro MR connectée à la masse par l'intermédiaire d'une résistance 138 et à une source de polarisation positive par l'intermédiaire d'une capacité 139 et du contact auxi liaire 137. Une résistance 140 relie à la masse le point de connexion de la capacité 139 et du contact auxiliaire 137. L'amplificateur 136 est connecté entre l'alimentation du moteur 101 et la sortie Q de la bascule 135. Le contact auxiliaire 137 est fermé par le moteur 101 dans chacune des quatre positions des sélecteurs correspondant à la mise en service de l'un des quatre exemplaires de la diode laser du photo-émetteur 9. Lorsque la sortie du circuit antiparasite passe au niveau 1 attestant de la détection d'une raie de fréquence caractéristique de niveau suffisant pour correspondre à un signal de télécommande, la bascule de type D est déclenchée sa sortie Q passant au niveau logique 1 entraînant la mise en marche du moteur 101 par l'intermédiaire de l'amplificateur de puissance 136. Les sélecteurs tournent provoquant l'échange de l'exemplaire en service de la diode laser du photo-émetteur 9. Simultanément le contact auxiliaire 137 s'ouvre pour ne se fermer qu'à la fin dudit échange et engendrer à l'entrée de remise à zéro de la bascule 135, une impulsion positive qui remet la sortie Q de ladite bascule au niveau logique 0 et interrompt le fonctionnement du moteur 101. Dans un système de transmission à 280 M bit/s, la durée d'un signal de télécommande ou de télésurveillance déterminée par le monostable 175 des émetteurs de télécommande est avantageusement prise égale à 10 ms et la temporisation du circuit à retard 134 du circuit antiparasite du récepteur de télécommande prise égale à 2ms. Etant donné la configuration du système, il est possible d'adapter un même motif pour un signal de télécommande et un signal de télésurveillance. il est également possible de sophistiquer le système au prix d'une plus grande complexité : - émission d'un signal de télésurveillance sur interrogation d'un récepteur par un terminal, - télécommande de bouclage d'un sens de transmission sur l'autre au niveau d'un répéteur, - télésurveillance de plusieurs seuils du courant de polarisation des exemplaires en service des diodes laser des photo-émetteurs des récepteurs. REVENDICATIONS 1/ Procédé de télésurveillance et de télécommande des équipements répartis le long d'une liaison de transmission numérique par ligne à fibre optique utilisant comme signal en ligne une suite d'éléments binaires isochrones, caractérisé en ce qu'il consiste à émettre une information de télésurveillance ou de télécommande par l'intermédiaire d'un motif numérique particulier qui est constitué d'éléments binaires isochrones de même définition que ceux du signal en ligne, qui est transmis en ligne en interrompant le trafic numérique normal et qui présente une structure périodique engendrant dans son spectre de puissance une raie de fréquence caractéristique dépassant en niveau ltenve- loppe du spectre de puissance en ligne du trafic numérique normal, et à recevoir ladite information de télésurveillance ou de télécommande par la détection de la présence de ladite raie de fréquence caractéristique dans le spectre de puissance du signal en ligne. 2/ Dispositif de mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1 placé dans un équipement d'une liaison de transmission numérique par ligne à fibre optique comportant des moyens d'horloge (5) délivrant un signal de cadencement à la rapidité de modulation du signal en ligne, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un émetteur (17) qui délivre sur commande un motif numérique particulier à structure périodique et raie de fréquence caractéristique correspondant à une information de télésurveillance su de télécommande interromptant le trafic numérique normal et qui comporte - des moyens de composition (172, 170) d'un motif numérique particulier à structure périodique cadencés par les moyens d'horloge (5) délivrant ledit motif sous forme série à la rapidité de modulation du signal en ligne, - des moyens d'aiguillage (173, 174) contrôlant l'accès de la liaision de transmission pour les moyens de composition, - et des moyens de déclenchement (175) contrôlant le temps d'activité et de connexion à la liaison des moyens de composition. 3/ Dispositif selon la revendication 2 appliqué à une liaison de transmission numérique par ligne à fibre optique employant en ligne un signal numérique binaire caractérisé en ce que les moyens de composition d'un motif numérique particulier à structure périodique comportent - un multiplexeur (170) avec des entrées donnes en nombre égal au nombre d'éléments de la période constitutive du motif numérique particulier, portées aux niveaux logiques 0 ou 1 selon la définition de cette période et avec des entrées d'adressage, - et un compteur (172) à sorties parallèles connectées aux entrées d'adressage du multiplexeur (170), ledit compteur (172) étant cadencé par les moyens d'horloge (5) et ayant une capacité égale au nombre dtélé- ments de la période constitutive du motif numérique particulier. 4/ Dispositif selon la revendication 2 disposé dans un répéteur d'une liaison de transmission par ligne à fibre optique comportant un régénérateur pour le signal numérique en ligne- cadencé par un signal à la rapidité de modulation du signal en ligne par les moyens horloge (5) caractérisé en ce que lesdits moyens d'aiguillage comportent - un sélecteur (173) commandé par les moyens de déclenchement (175) aiguillant le signal de cadenoement vers le régénérateur ou vers les moyens de composition. 5/ Dispositif de mise en oeuvre du.procédé selon la revendication 1, placé dans un équipement d'une liaison de transmission par ligne à fibre optique et caractérisé en ce qu'-il comporte au moins un récepteur qui est sensible à la raie de fréquence caracteristique d'un motif numérique particulier correspondant à une information de télésurveillance ou de télécommande et qui comporte - un filtre à bande étroite (141) qui est centré sur la raie de fréquence caractéristique du motif numérique particulier et qui reçoit en entrée le signal transmis en ligne, - un amplificateur détecteur (1112) connecté en sortie du filtre à bande étroite (1111), - d'un circuit à seuil de niveau (132) placé à la suite de l'amplifi- cateur (1112) qui délivre un signal binaire dont l'état correspond à la détection ou non de l'information de télésurveillance ou de télécommande. 6/ Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que le récepteur comporte en outre un circuit antiparasite formé d'un circuit à retard (134) et d'une porte logique de type "et" (133) à deux entrées connectées à la sortie du circuit-à seuil de niveau (132) l'une directement, l'autre par l'intermédiaire du circuit à retard (134).