Brevet FR2682843A1 — publié le 19930423

La présente invention concerne un modulateurdémodulateur (modem), destiné à la transmission de données par le réseau téléphonique commuté, et dont l'alimentation en énergie est assurée par la ligne téléphonique et par la jonction avec l'équipement terminal de traitement de données. L'alimentation en énergie des modems de l'art antérieur peut s'effectuer, selon le cas, de cinq façons différentes - par une source d'énergie reliée directement au secteur électrique (par exemple un transformateur d'alimentation interne ou externe au modem), - par une source d'énergie incluse dans l'ETTD associé au modem, lorsque ce dernier est également inclus dans 1'ETTD (c?est le cas par exemple lorsque le modem se présente sous la forme d'une carte électronique enfichée dans un micro-ordinateur), - par des piles ou des batteries rechargeables, - par une source d'énergie incluse dans l'ETTD associé au modem, lorsque ce dernier se présente sous la forme d'un appareil externe à 1'ETTD auquel cas l'énergie fournie par le calculateur au modem transite par certaines lignes de la jonction ordinateur-modem, - par la ligne téléphonique. Lorsque l'objectif est de miniaturiser le modem, ces solutions présentent les inconvénients suivants - une source d'énergie reliée directement au secteur électrique nécessite généralement un volume important, particulièrement lorsqu'elle contient un transformateur, - l'alimentation en énergie du modem exclusivement par une source incluse dans 1'ETTD peut sensiblement diminuer la durée d'autonomie de ce dernier, lorsqu'il s'agit d'un système portable ; en outre; lorsque le modem se présente sous la forme d'un appareil externe à 1'ETTD et tire son énergie de la jonction avec ce dernier, il peut arriver que les lignes de la jonction ne puissent permettre le transit de l'énergie nécessaire au modem, et donc un fonctionnement correct de ce dernier, - les piles et les batteries rechargeables sont des éléments coûteux et volumineux, - l'alimentation en énergie du modem exclusivement par la ligne téléphonique implique l'utilisation d'une batterie rechargeable pour alimenter le microprocesseur de contrôle-commande nécessaire à l'"intelligence" du modem, microprocesseur qui doit être en fonctionnement avant la connexion du modem à la ligne de façon à pouvoir recevoir les commandes de connexion fournies par l'ETTD (les normes régissant l'accès au réseau téléphonique commuté dans la plupart des pays n'autorisent pas une consommation suffisante à cet effet du courant de ligne lorsque le modem n'est pas connecté à la ligne). Le modem selon l'invention permet de s'affranchir de ces inconvénients et donc d'aboutir à une miniaturisation importante, tout en préservant la durée d'autonomie des ETTD portables, ainsi que l'universalité du fonctionnement lorsque les caractéristiques électriques de la jonction avec 1'ETTD varient. Pour parvenir à ce but, le modem selon l'invention comporte à la fois un dispositif d'alimentation en énergie par la ligne téléphonique et un dispositif d'alimentation en énergie par la jonction avec l'ETTD. Le dispositif d'alimentation en énergie par la jonction avec l'ETTD fonctionne lorsque l'ETTD est lui-même alimenté, son port de communication actif, et la jonction ETTD-modem physiquement établie. Le dispositif d'alimentation en énergie par la ligne téléphonique fonctionne lorsque le modem est relié au réseau téléphonique commuté et qu'il est effectivement connecté à la ligne (état "décroché"). D'une façon générale, un modem "intelligent" peut être décomposé en trois sous-ensembles, qui sont : - le sous-ensemble de contrôle-commande, incluant un microprocesseur, - le sous-ensemble de conversion de données, réalisant les fonctions de modulation-démodulation proprement dites, - le sous-ensemble d'interface ligne, incluant un relais de connexion à la ligne téléphonique. I1 est préférable d'alimenter le sous-ensemble de contrôle-commande au moyen du dispositif d'alimentation en énergie par la jonction avec l' ETTD et d'alimenter les sousensembles de conversion de données et d'interface ligne au moyen du dispositif d'alimentation en énergie par la ligne téléphonique. De cette façon, il n'est pas nécessaire d'une part d'utiliser une batterie rechargeable pour alimenter le sousensemble de contrôle-commande lorsque le modem n'est pas connecté à la ligne, ce qui était le cas sur un modem alimenté exclusivement par la ligne téléphonique, et d'autre part, la consommation de courant sur la jonction avec l'ETTD est beaucoup plus faible que sur un modem alimenté exclusivement par celle-ci, ce qui permet de préserver la durée d'autonomie des ETTD portables et d'assurer le fonctionnement lorsque les caractéristiques électriques de la jonction avec l' ETTD varient. Afin d'assurer un fonctionnement correct et conforme aux normes de sécurité, le modem selon l'invention comporte en outre une isolation galvanique entre le sous-ensemble de contrôle-commande d'une part, et les sous-ensembles de conversion de données et d'interface ligne d'autre part, isolation réalisée de préférence au moyen de photocoupleurs par lesquels transitent des données présentées sous forme sérielle. Le modem selon l'invention comporte également des dispositifs de détection d'une coupure d'alimentation sur la ligne téléphonique et sur la jonction avec 1'ETCD, associés à des réserves d'énergie permettant d'assurer la déconnexion du modem de la ligne téléphonique en pareil cas, ainsi qu'un dispositif de connexion à la ligne téléphonique, utilisant de l'énergie stockée lorsque le modem n'est pas en connexion (état "raccroché"). Un exemple de réalisation de l'invention va maintenant être décrit en détail en relation avec les dessins annexés dans lesquels - la Fig. 1 représente un schéma synoptique général du système, - la Fig. 2 représente le schéma des flux de données à l'intérieur du modem, - la Fig. 3 représente le schéma électronique du dispositif d'alimentation en énergie par la ligne téléphonique, - la Fig. 4 représente le schéma électronique du dispositif d'alimentation en énergie par la jonction avec 1'ETTD, - la Fig. 5 représente le schéma électronique de l'accès à la ligne téléphonique. La figure 1 représente les différents éléments du modem (10), à savoir - le sous-ensemble de contrôle-commande (11), alimenté par le dispositif (12) d'alimentation en énergie par la jonction avec 1'ETTD (30); - le sous-ensemble de conversion de données (13) relié au sous-ensemble de contrôle-commande (11) au travers de l'isolation galvanique (15), et alimenté par le dispositif (14) d'alimentation en énergie par la ligne téléphonique (20); - le sous-ensemble d'interface ligne (16), également alimenté par le dispositif (14) d'alimentation en énergie par la ligne téléphonique (20); ; - le convertisseur série-parallèle / multiplexeur (18) réalisant la conversion des données échangées au travers de l'isolation galvanique (15) avec le sous-ensemble de contrôle-commande (11) en données de contrôle-commande soit pour le sous-ensemble de conversion (13), soit pour le sous-ensemble d'interface ligne (16). La figure 2 représente les flux de données transitant à l'intérieur du modem (10) - la liaison (40) véhicule certaines lignes de jonction avec 1'ETTD, définies par l'avis V24 du CCITT (ou la norme EIA RS-232C) entre la jonction avec 1'ETTD (30) et le sous-ensemble de contrôle-commande (11); parmi ces lignes figurent en particulier la ligne d'émission de données, allant de 1'ETTD vers le modem, et la ligne de réception de données, allant du modem vers 1'ETTD; - le sous-ensemble de contrôle-commande (11) échange des données au travers de l'isolation galvanique (15) avec le convertisseur série-parallèle / multiplexeur (18); quatre lignes réalisent la jonction entre ces deux dispositifs une ligne d'émission de données (41) allant du sous-ensemble de contrôle-commande (11) vers le convertisseur-multiplexeur (18), par laquelle passent des données de commande dont la destination finale est soit le sous-ensemble de conversion de données (13), soit le sousensemble d'interface ligne (16); une ligne de réception de données (42) allant du convertisseur-multiplexeur (18) vers le sousensemble de contrôle-commande (11) par laquelle passent des données de contrôle en provenance du sous-ensemble de conversion de données (13); une ligne d'horloge (43) fournie par le sous-ensemble de contrôle-commande (11) permettant la synchronisation des données sur les lignes de données (41) et (42), ces données étant transmises sous forme série synchrone;; une ligne de sélection (44) fournie par le sous-ensemble de contrôle-commande (11) permettant l'aiguillage des données de commande passant par la ligne (41) soit vers le sous-ensemble de conversion de données (13), soit vers l'interface ligne (16). - le convertisseur série-parallèle / multiplexeur (18) échange des données avec le sous-ensemble de conversion de données (13); ces données sont soit des commandes de configuration en direction du sous-ensemble de conversion de données (13), soit des indications de contrôle en provenance de celui-ci; - le convertisseur série-parallèle / multiplexeur (18) envoie des données de commande (47) vers le sousensemble d'interface ligne (16); - le sous-ensemble de contrôle-commande (11) échange des données au travers de l'isolation galvanique (15) avec le sous-ensemble de conversion de données (13), il s'agit d'une ligne d'émission de données (48) en provenance du sous-ensemble de contrôle-commande (11), par laquelle passent les données à émettre par le modem sur la ligne téléphonique, lorsqu'il est en communication, telles qu'elles sont fournies par 1'ETTD;; d'une ligne de réception de données (49) en direction du sous-ensemble de contrôle-commande (11), par laquelle passent les données reçues par le modem de la ligne téléphonique, lorsqu'il est en communication, à fournir à 1'ETTD; - le dispositif (14) d'alimentation en énergie par la jonction avec l'ETTD comprend un sous-dispositif de détection d'un arrêt de la fourniture d'énergie par la jonction avec l'ETTD, qui fournit une indication (50) au sous-ensemble de contrôle-commande (11), afin que ce dernier puisse envoyer au sous-ensemble d'interface ligne (16) une commande de déconnexion lorsque la jonction avec l'ETTD (30) ne fournit plus l'énergie nécessaire au fonctionnement du sous-ensemble de contrôle-commande (11), par exemple en cas de coupure de cette jonction;; - le dispositif (14) d'alimentation en énergie par la ligne téléphonique comprend un sous-dispositif de détection d'un arrêt de la fourniture d'énergie par la ligne téléphonique, qui fournit une indication (51) au sousensemble de contrôle-commande (11), par l'intermédiaire du convertisseur série-parallèle / multiplexeur (18), afin que ce dernier puisse envoyer au sous-ensemble d'interface ligne (16) une commande de déconnexion lorsque la ligne téléphonique (20) ne fournit plus l'énergie nécessaire au fonctionnement du sous-ensemble de conversion de données (13) et du sous-ensemble d'interface ligne (16). La figure 3 représente le dispositif d'alimentation en énergie par la ligne téléphonique. Les fils de la ligne téléphonique (300, 301) sont reliés à un pont redresseur (303), au travers d'un relais (302). La sortie (304) de ce pont redresseur est dirigée sur un dispositif comparateur de tension (305) et sur un relais (306). La sortie (51) du comparateur de tension (305) informe en permanence le sous-ensemble de contrôle-commande (11) sur l'état (présencelabsence) de tension sur la ligne téléphonique. Le relais (306) commandé directement par le convertisseur série-parallèle / multiplexeur (18) réalise la numérotation décimale. La sortie du relais (307) est reliée à un générateur de courant (308) et à un système de régulation de courant à thermistance CTP (309-310). Le générateur de courant constant (308) permet de respecter les normes définissant la consommation de courant sur la ligne téléphonique. Un adaptateur d'impédance constitué du transistor (312) et du filtre (311-313) permet de présenter sur la ligne téléphonique une impédance dynamique conforme aux normes en vigueur. Le système de limitation et filtrage (314-315) fournit la tension d'alimentation (316) aux différents composants du modem. La diode Zener (314) limite la tension à une valeur adaptée aux composants utilisés. Le condensateur (315) a un double rôle - filtrage de la tension d'alimentation, - réserve d'énergie, qui, dans le cas d'un arrêt de la fourniture d'énergie par la ligne téléphonique, permet d'assurer la mise en oeuvre de l'opération de raccrochage du relais (302), et donc la déconnexion de la ligne téléphonique. La figure 4 représente le dispositif d'alimentation en énergie par la jonction avec l'ETTD (30). L'énergie de la jonction (30) est collectée au travers de trois diodes (401-402-403). La tension ainsi prélevée est limitée par une diode Zener (405) puis filtrée par un condensateur (406) avant d'alimenter (407) le sous-ensemble de contrôle-commande (11). Ce condensateur (406) sert également de réserve d'énergie permettant au sous-ensemble de contrôle-commande d'effectuer la procédure de déconnexion de la ligne téléphonique en cas d'arrêt de la fourniture d'énergie par la jonction avec l' ETTD (30). La résistance (404) limite le courant dans le dispositif de régulation-filtrage (405-406). La tension présente sur la jonction (30) est envoyée au travers de deux diodes (408-409) sur un comparateur (410). Celui-ci fournit (411) une indication au sous-ensemble de contrôle-commande (11) en cas d'arrêt de la fourniture d'énergie par la jonction avec 1'ETTD (30). Cette indication (411) permet au sous-ensemble de contrôle-commande (11) d'effectuer la procédure de déconnexion de la lignetéléphonique avant la disparition totale de la tension d'alimentation (407). Un convertisseur de tension (412) piloté par le système de contrôle-commande (11) génère une tension négative (413). Un condensateur-réservoir (414) est chargé au travers de deux diodes (415-416) pour fournir l'alimentation négative (417) nécessaire à l'envoi de signaux sur la jonction avec 1'ETTD (30). La figure 5 représente le dispositif d'accès à la ligne téléphonique. L'élément de commutation est un relais bistable (302) à deux bobines. La prise de ligne s'effectue de la manière suivante le sous-ensemble de contrôle-commande (11) envoie une commande de prise de ligne (505) à un optocoupleur (504). Celui-ci alimente la bobine du relais (302) à partir d'une réserve d'énergie (503). Cette réserve d'énergie est alimentée à partir de la ligne téléphonique (300-301) au travers d'un pont redresseur (501) et d'une résistance (502) qui limite le courant conformément aux normes en vigueur. Le raccrochage s'effectue de la manière suivante Le sous-ensemble de contrôle-commande (11) configure le convertisseur série-parallèle mul t multiplexeur (18) pour envoyer une commande de raccrochage (506) sur la bobine du relais (302). Un dispositif de temporisation (508) permet d'inhiber (507) toute commande de raccrochage pendant un certain délai suivant la prise de ligne, afin de donner le temps au sousensemble de contrôle-commande (11) de configurer le convertisseur série-parallèle / multiplexeur (18). Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation décrit, mais s'étend au contraire à toute variante incluse dans le cadre des revendications ci-après. REVENDICATIONS I - Modulateur-démodulateur destiné à la transmission de données par le réseau téléphonique commuté, comprenant un sous-ensemble de contrôle-commande, un sous-ensemble de conversion de données, et un sous-ensemble d'interface ligne, caractérisé en ce qu'il comprend à la fois un dispositif d'alimentation en énergie par la jonction avec l'équipement terminal de traitement de données et un dispositif d'alimentation en énergie par la ligne téléphonique. 2 - Modem selon la revendication 1, caractérisé en ce que son dispositif d'alimentation en énergie par la jonction avec 1'ETTD alimente son sous-ensemble de contrôle-commande, et que son dispositif d'alimentation en énergie par la ligne téléphonique alimente son sous-ensemble de conversion de données et son sous-ensemble d'interface ligne. 3 - Modem selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'isolation galvanique entre le potentiel électrique de la ligne téléphonique et le potentiel électrique de la jonction avec 1'ETTD est réalisée d'une part au niveau de l'interface entre le sous-ensemble de contrôle-commande et le sous-ensemble de conversion de données, et d'autre part au niveau de l'interface entre le sous-ensemble de contrôlecommande et le sous-ensemble d'interface ligne. 4 - Modem selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'isolation galvanique entre le potentiel électrique de la ligne téléphonique et le potentiel électrique de la jonction avec 1'ETTD est réalisée au moyen de photocoupleurs. 5 - Modem selon la revendication 3, caractérisé en ce que les données échangées de part et d'autre de l'isolation galvanique sont présentées sous forme sérielle. 6 - Modem selon la revendication 1, caractérisé en ce que son dispositif d'alimentation en énergie par la jonction avec 1'ETTD comprend un sous-dispositif de détection d'un arrêt de la fourniture d'énergie par la jonction avec 1'ETTD, le dit sous-dispositif fournissant une indication au sous-ensemble de contrôle-commande. 7 - Modem selon les revendications 2 et 6, caractérisé en ce que son dispositif d'alimentation en énergie par la jonction avec 1'ETTD comprend une réserve d'énergie suffisante pour assurer le fonctionnement du sous-ensemble de contrôle-commande à partir du moment où le sousdispositif de détection d'un arrêt de la fourniture d'énergie par la jonction avec 1'ETTD fournit l'indication d'un tel arrêt jusqu'au moment où le sous-ensemble de contrôle-commande est en mesure d'envoyer au sous-ensemble d'interface ligne une commande de déconnexion de la ligne téléphonique. 8 - Modem selon la revendication 2, caractérisé en ce que son dispositif d'alimentation en énergie par la ligne téléphonique comprend une réserve d'énergie entretenue par un courant de maintien fourni par la ligne téléphonique lorsqu'il n'y a pas connexion du modem à la ligne, la dite réserve étant suffisante pour assurer la connexion du modem à la ligne téléphonique, lorsque la commande correspondante est fournie par le sous-ensemble de contrôle-commande. 9 - Modem selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif de temporisation permettant l'inhibition des commandes de déconnexion de la ligne téléphonique fournies au sous-ensemble d'interface ligne pendant un certain délai suivant la connexion à la ligne téléphonique. 10 - Modem selon la revendication 2, caractérisé en ce que son relais de connexion à la ligne téléphonique est de type bistable. 11 - Modem selon la revendication 10, caractérisé en ce que son dispositif d'alimentation en énergie par la ligne téléphonique comprend un sous-dispositif de détection d'un arrêt de la fourniture d'énergie par la ligne téléphonique, le dit sous-dispositif fournissant une indication au sousensemble de contrôle-commande. 12 - Modem selon la revendication 10, caractérisé en ce que son dispositif d'alimentation en énergie par la ligne téléphonique comprend une réserve d'énergie suffisante pour assurer la déconnexion de la ligne téléphonique après un arrêt de la fourniture d'énergie par la ligne téléphonique.