Brevet FR2664060A1 — publié le 19920103

-1- Dispositif de détection d'intrusion sur une liaison comportant un câble. L'invention concerne un dispositif de détection d'intru- sion sur une liaison comportant un câble, ce câble pouvant être constitué de conducteurs métalliques ou de fibres optiques. Pour protéger la confidentialité des informations transmi- ses par une liaison, il est nécessaire de détecter toute tentative d'intrusion sur cette liaison; de retarder la réussite d'une telle tentative; et d'intervenir rapidement sur les lieux de cette tenta- tive pour y remédier Dans un premier temps, la détection d'une in- trusion peut commander une interruption automatique de la liaison et l'utilisation d'une liaison de secours Dans un second temps, une intervention sur les lieux de l'intrusion, permet de supprimer cette intrusion. Une intrusion est réalisée en deux étapes: ôter les pro- tections mécaniques qui recouvrent les conducteurs ou les fibres optiques portant des signaux; puis intercepter ces signaux par pré- lèvement d'une fraction de leur énergie Il est souhaitable de dé- tecter une intrusion dès la première étape, pour pouvoir intervenir sur les lieux avant même qu'il y ait eu interception des signaux. Dans le cas d'une liaison par un câble à fibres optiques, il est envisageable de détecter une intrusion en superposant, au signal optique transportant des informations confidentielles, un autre signal optique ayant une longueur d'onde différente et un ni- veau bien défini, et en surveillant le niveau de ce signal après sa transmission, pour détecter toute atténuation apparaissant subi- tement et pouvant traduire une intrusion Ce procédé nécessite un dispositif complexe pour superposer un signal optique à une extré- mité de chaque fibre optique; prélever ce signal à l'autre extrémi- té de cette fibre; et mesurer son niveau. Dans le cas d'une liaison par un câble comportant des con- ducteurs métalliques, il est envisageable de détecter une intrusion en détectant une modification de l'impédance des conducteurs, en un point, par un procédé de réflectométrie Cependant un tel procédé n'est pas utilisable pour une grande longeur de câble, telle que 10 -2- km. Ces deux procédés ont pour inconvénient de détecter tardi- vement une intrusion, puisqu'ils ne détectent une intrusion que lorsqu'elle a effectivement réussie Le but de l'invention est de détecter une tentative d'intrusion au moment o elle consiste à Èter les protections mécaniques du câble afin de Pouvoir intervenir sur le lieu de l'intrusion avant même que des signaux aient été interceptés D'autre part, une détection d'intrusion doit être ef- ficace même si l'intrusion est réalisée au moyen d'outils en maté- riaux diélectriques, par exemple en céramique Enfin, le dispositif de détection doit permettre de protéger un câble de grande longueur. L'objet de l'invention est un dispositif tel qu'une dété- rioration des protections mécaniques du câble provoque un phénomène de claquage dans un diélectrique; claquage qui est détecté par le passage d'un courant électrique de claquage, à travers ce diélectrique. Selon l'invention, un dispositif de détection d'intrusion sur une liaison comportant un câble, est caractérisé en ce que qu'il comporte: un premier cylindre conducteur entourant le câble; un cylindre isolant entourant le premier cylindre con- ducteur; un second cylindre conducteur entourant le cylindre iso- lant; des moyens pour détecter un abaissement de la tension de claquage du cylindre isolant, et fournir un signal d'alarme. Selon un premier mode de réalisation, le cylindre isolant est constitué d'une couche cylindrique, continue, d'un diélectrique solide ayant une épaisseur constante Ce diélectrique solide peut être plein, ou cellulaire à densité constante Un diélectrique so- lide présente une rigidité diélectrique connue de manière relative- ment précise, ce qui facilite le choix de la tension du générateur. Selon un autre mode de réalisation, le cylindre isolant comporte deux couches: une couche cylindrique, continue et homogè- -3- ne, d'un diélectrique solide, ayant une épaisseur constante; et une couche cylindrique d'un diélectrique gazeux, ayant une épaisseur constante, cette dernière couche étant superposée à la précédente. Comme pour le mode de réalisation précédent, le diélectrique solide peut être plein ou cellulaire à densité constante Ce mode de réalisation présente un avantage, par rapport au précédent, pour les câbles de grande longueur, par exemple 10 km, car le courant de fuite à travers la couche de diélectrique solide est fortement réduit par la présence de la couche de diélectrique gazeux. Ces deux modes de réalisation permettent de détecter une intrusion consistant à entamer la couche de diélectrique solide, même si l'intrusion est réalisée au moyen d'un outil en céramique. Le second mode de réalisation permet, en outre de détecter une in- trusion dès le perçage du second cylindre conducteur, qui est le plus extérieur, si ce perçage est réalisé au moyen d'un outil métallique En effet, cet outil métallique déclenche un claquage du matériau diélectrique gazeux avant même d'avoir touché la couche de diélectrique solide. L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristi- ques apparaîtront à l'aide de la description ci-dessous d'un exem- ple de réalisation, et des figures l'accompagnant: la figure 1 représente schématiquement un exemple de réalisation du dispositif selon l'invention; la figure 2 représente un premier câble coaxial compor- tant une couche de diélectrique homogène; la figure 3 représente le graphe du gradient de poten- tiel électrique à travers ce diélectrique homogène, pour une ten- sion donnée appliquée aux deux conducteurs de ce premier câble coa- xial; la figure 4 représente un second câble coaxial, compor- tant deux couches de diélectriques différents; la figure 5 représente le graphe du gradient de poten- tiel électrique dans ces deux couches de diélectriques, pour la mê- me tension appliquée aux deux conducteurs de ce second câble coaxial. -4- Sur la figure 1, l'exemple de réalisation comporte un câble optique qui est constitué d'une âme 3, entourée de six fibres optiques 4 maintenues dans un profilé en matière plastique, 13, ce câble étant recouvert de deux couches de protec- tion 5 et 6, en fibres de polyaramide et en poléthylène respective- ment; un premier cylindre conducteur 7, entourant le câble op- tique et concentrique avec celui-ci; un cylindre isolant constitué d'une couche cylindrique 8, continue et homogène, en polyéthylène, ayant une épaisseur cons- tante égale à 9 millimètres; et une couche d'air sec, 9, ayant une épaisseur constante égale à 1 millimètre, cette épaisseur étant dé- finie par une entretoise 12 en polyéthylène, ayant une forme en hé- lice de telle sorte qu'elle n'occupe qu'une faible part du volume de la couche 9; un second cylindre conducteur 10, concentrique avec le câble, l'entretoise 12 étant placée entre le cylindre 10 et la cou- che de polyéthylène 8; une couche de protection mécanique 11 en polyéthylène; un générateur 1 à très haute tension et à haute impédan- ce; un détecteur de courant, 2; et un dispositif pressurisateur et dessicateur, 14. Les figures 2 à 5 illustrent la répartition du gradient de potentiel G dans deux câbles coaxiaux classiques, pour montrer la répartition du gradient de potentiel dans les couches diélectriques 8 et 9 de l'exemple représenté sur la figure 1 Le câble coaxial représenté en coupe sur la figure 2 comporte: un conducteur inté- rieur 20 ayant un diamètre d; une couche de diélectrique 22, homo- gène, de permittivité E 22;et un conducteur extérieur 21, de diamè- tre interne D. La figure 3 représente le graphe du gradient de potentiel G dans le diélectrique 22, en fonction de la distance par rapport à l'axe de symétrie du câble Il est connu que ce graphe a la forme d'une portion d'hyperbole, conformément à la formule: -5- U t Log D d o U est la différence de potentiel entre les deux conducteurs 20, 21. Le gradient est maximal au voisinage du conducteur inté- rieur 20; puis il décroît rapidement pour les points plus éloignés. Le câble coaxial représenté en coupe sur la figure 4 com- porte: un conducteur intérieur 25 ayant un diamètre d; une premiè- re couche de diélectrique homogène, 24, ayant un diamètre d' et une permittivité 2 Le gradient G a une valeur G 2 à l'intérieur de la cou- che 22, à proximité de la jonction, alors qu'il a une valeur FE 23 Gl= G 2 4, à l'intérieur de la couche 23 au voisinage de la & 24 jonction. Dans l'exemple de réalisation représenté sur la figure 1, le gradient de potentiel, dans les couches 8 et 9 a une répartition analogue à celle représentée sur la figure 5 De préférence, la couche 8, de diélectrique solide, est choisie beaucoup plus épaisse que la couche 9, de diélectrique gazeux, afin que la zone de haut gradient, correspondant au gradient G 2 sur la figure 5, soit proche du conducteur extérieur 10 Ainsi, il est possible d'obtenir un claquage, en cas d'intrusion, avec une tension U plus faible, ap- -6- pliquée entre les conducteurs 7 et 10. Le générateur 1 et le détecteur de courant 2 permettent de susciter et de détecter un claquage des diélectriques situés entre le cylindre conducteur 7 et le cylindre conducteur 10 lors d'une tentative d'intrusion Le cylindre conducteur 10 est relié à la terre, de même que l'une des bornes du détecteur 2 Une autre borne du détecteur 2 est reliée à une première borne du générateur 1 Une seconde borne du générateur 1 est reliée au cylindre conducteur 7. La polarité du générateur 1 est indifférente Une borne de sortie du détecteur 2 produit un signal d'alarme lorsque l'intensité du courant circulant à travers le circuit constitué par: le généra- teur 1, le détecteur 2, et les couches isolantes 8 et 9, est supé- rieure à une valeur de seuil qui est choisie supérieure à l'inten- sité du courant de fuite en l'absence d'intrusion. Le générateur 1 et le détecteur 2 sont de réalisation très classique Ils peuvent être constitués par un dispositif de test utilisé classiquement pour tester l'isolement des conducteurs d'un câble La tension du générateur 1 est choisie en faisant des essais Elle doit être inférieure à la tension de claquage de l'en- semble des deux couches isolantes 8 et 9, et suffisante cependant pour qu'un claquage se déclenche si un outil métallique pénètre dans la couche d'air 9, et suffisante aussi pour déclencher un cla- quage de la couche de diélectrique solide 8, si un outil en maté- riau diélectrique entame celle-ci. Si un outil diélectrique entame la couche 8, il abaisse localement la tension de claquage entre les conducteurs 7 et 10 En réglant la tension du générateur 1 à une valeur proche de la ten- sion de claquage de l'ensemble des couches 8 et 9, il est possible de susciter un claquage dans un trou qui ne traverse pas totalement l'épaisseur de la couche de polyéthylène 8 A fortiori, le détec- teur 2 peut détecter un court-circuit qui serait causé par la péné- tration d'un outil métallique dans les deux cylindres conducteurs 7 et 10. Le dispositif 13 est un dispositif utilisé classiquement pour pressuriser un câble coaxial comportant une couche diélectri- -7- que constituée d'air sec Le dispositif 13 est relié à l'espace constituant la couche 9 par un orifice percé dans le cylindre con- ducteur 10 et dans la couche de protection 11 Le gaz utilisé pour- rait être de l'azote, au lieu d'être de l'air sec. Les conducteurs cylindriques 7 et 10 peuvent être consti- tués chacun d'une feuille de cuivre ou d'aluminium, soudée ou col- lée en forme de cylindre Il est à remarquer que l'ensemble des pièces métalliques ou isolantes entourant le câble à fibres opti- ques peut être réalisé au moyen de machines classiques pour fabri- quer des câbles coaxiaux comportant un diélectrique gazeux. La portée de l'invention n'est pas limitée à cet exemple de réalisation De nombreuses variantes sont à la portée de l'homme de l'art Notamment, si la longueur du câble est suffisamment fai- ble pour ne pas provoquer un courant de fuite rédibitoire, il est possible d'utiliser un cylindre isolant comportant seulement la couche de diélectrique solide 8, la couche 9 étant supprimée Il est possible d'utiliser des matériaux diélectriques classiques au- tres que le polyéthylène En outre, le diélectrique solide peut être plein, ou cellulaire à densité constante Il est possible de protéger un câble constitué de plusieurs conducteurs métalliques isolés, en le disposant à la place du câble optique, 3 à 6 Il est possible aussi de protéger un câble coaxial, son conducteur périphérique constituant alors le cylindre conducteur 7 et son conducteur central étant placé à la place du câble optique, 3 à 6. -8- Revendications: 1) Dispositif de détection d'intrusion sur une liaison comportant un câble ( 3 à 6), caractérisé en ce que qu'il comporte un premier cylindre conducteur ( 7) entourant le câble ( 3 à 6); un cylindre isolant ( 8,9) entourant le premier cylindre conducteur ( 7); un second cylindre conducteur ( 10) entourant le cylindre isolant ( 8,9); des moyens ( 1,2) pour détecter un abaissement de la ten- sion de claquage du cylindre isolant ( 8, 9), et fournir un signal d'alarme. 2) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le cylindre isolant comporte une couche cylindrique ( 8), conti- nue, de diélectrique solide, ayant une épaisseur constante. 3) Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le cylindre isolant comporte, en outre, une couche cylindrique ( 9) de diélectrique gazeux, ayant une épaisseur constante définie par une entretoise de diélectrique solide ( 12) intercalée entre la couche de diélectrique solide ( 8) et le second cylindre conducteur ( 10). 4) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens pour détecter un abaissement de la tension de cla- quage sont constitués d'un générateur de très haut tension continue ( 1), ayant une tension inférieure à la tension de claquage du cy- lindre isolant ( 8, 9); et d'un détecteur de courant ( 2) pour détec- ter un courant dûâ à un claquage. 5) Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que la tension du générateur ( 1) est telle qu'un claquage de la couche de diélectrique solide ( 8) se déclenche si celle-ci est entamée. 6) Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que la tension du générateur ( 1) est telle qu'un claquage de la -9- couche de diélectrique solide ( 8) et de la couche de diélectrique gazeux ( 9) se déclenche si un outil métallique pénètre dans cette dernière.