Brevet FR2795268A1 — publié le 20001222

DISPOSITIF DE LIMITATION DE PUISSANCE POUR CIRCUIT TELEPHONIQUE. L'invention concerne un dispositif de limitation de puissance pour circuit téléphonique. L'invention concerne plus particulièrement un dispositif permettant de limiter la puissance transmise dans la cadre du fonctionnement d'un circuit téléphonique entre la carte du commutateur téléphonique et le terminal bande étroite du client. On va rappeler dans la suite un certain nombre de définitions qui vont permettre de mieux comprendre et de mieux situer le domaine de l'invention. On entend par terminal bande étroite un poste téléphonique, un modem, un fax, un répondeur ou tout type d'équipement analogique ou numérique. On désigne habituellement par TBE un terminal bande étroite. On entend par terminal large bande ou TLB typiquement un modem indépendant, un micro-ordinateur de type PC, ou tout autre matériel équipé d'une carte large bande d'accès à des services large bande définis ci-après. On entend par service large bande, tout service transmis dans une bande spectrale située au dessus des services bande étroite (c'est à dire de la téléphonie ou RNIS). Typiquement, ce sont les services délivrés en xBSL par le réseau téléphonique filaire, ou bien reposant sur des systèmes purement privatifs dits Home PNA, par exemple. On rappelle également que l'on désigne par xDSL les services large bande regroupant toutes les familles technologiques telles que SDSL, ADSL, ADSL-Lite. Home PNA est un consortium créé en 1998 en vue de fédérer les spécifications de services de transmission sur paires téléphoniques : Home Phoneline Networking Alliance. Et enfin, on rappelle en outre que l'on entend par installation privative, une infrastructure privative client (IPC ou CPN, Customer Premise Network). Elle démarre à la réglette du domicile (NID, Network Interface Demarcation), et comprend l'ensemble des câbles, paires de cuivres et prises téléphoniques. Elle est raccordée (via éventuellement un équipement actif tel qu'un PABX) à un réseau d'accès à des services bande étroite et à des services bande large. I1 s'agit en pratique d'une installation téléphonique et télé informatique raccordée au réseau téléphonique comprenant un ou plusieurs terminaux bande étroite tels que les postes téléphoniques et un ou plusieurs terminaux large bande basés sur la technologie DSL ou Home PNA. Le problème posé et résolu par la présente invention concerne le courant d'alimentation des terminaux téléphoniques des installations privatives. Le courant nécessaire au fonctionnement d'un circuit téléphonique dépend en particulier de la distance entre les équipements d'extrémité, c'est à dire entre la carte du commutateur téléphonique et l'installation du client. En France, les cartes des commutateurs des centraux téléphoniques ne régulent pas le courant débité sur la ligne d'abonné. A l'heure actuelle, ce sont les terminaux bande étroite agréés par l'administration française qui réalisent cette fonction. A cette fin les terminaux sont équipés de circuits régulateurs à base de transitors. La valeur maximale du courant débité sur la ligne est de 60 milliampères (typiquement sur 48 volts). Dans un avenir proche, le réseau téléphonique commuté (RTC) devra accepter des terminaux clients non régulés. Lorsque la liaison est courte, un courant trop élevé est susceptible de perturber le fonctionnement du circuit téléphonique (altérer la qualité de service, endommager voire détruire le TBE ou la carte d'abonné du commutateur téléphonique...). I1 devient donc nécessaire de limiter le courant ou la puissance électrique émise par des lignes courtes. Ce problème est donc nouveau dans le cadre de la limitation de puissance d'un circuit téléphonique. La présente invention permet de résoudre ce problème sans pour autant atténuer le signal dans la bande vocale ou présenter des contraintes en terme d'adaptation d'impédance. La présente invention a donc plus particulièrement pour objet un dispositif de limitation de puissance pour circuit téléphonique, principalement caractérisé en ce qu'il comprend des diodes tête-bêche sur chaque fil d'une paire téléphonique, ledit dispositif étant placé en amont de l'infrastructure privative d'un çlient. Selon une autre caractéristique, la tension de seuil globale des diodes est choisie de manière à obtenir une dissipation de la puissance désirée. Selon un premier mode de réalisation, le dispositif comprend une paire de diodes tête-bêche disposées sur chacun des fils de la ligne, les diodes étant des diodes Zener. Selon une autre caractéristique, le dispositif comprend des diodes tête-bêche disposées en parallèle, chaque fil de la paire téléphonique comprenant un pont de diodes. Avantageusement, chaque pont de diode comprend une ou plusieurs diodes de commutation en série. Selon une autre caractéristique, le dispositif comprend en outre une capacité insérée en parallèle sur chacun des fils. Avantageusement, le dispositif est disposé en sortie de la carte d'abonné côté central téléphonique. Le dispositif selon l'invention présente les avantages suivants - Le dispositif ne perturbe pas les signaux bande étroite, en particulier il n'atténue ou n'altère pas les niveaux de leur signaux ; - L'impédance du dispositif est adaptée à celle des équipements auxquels il est raccordé. Son insertion dans le circuit de communication est aussi transparente que possible ; - Avantageusement, le dispositif est également transparent aux services large bande. Cette caractéristique lui permet alors d'être inséré n'importe où entre la carte d'abonné et la tête de câble, et de ne pas imposer son retrait lorsque le client modifie son type d'abonnement (accès au RTC au RNIS ou avec ou sans ADSL...) ; - Le dispositif est simple à réaliser et peu coûteux ce qui est un avantage certain compte tenu des quantités à déployer dans le réseau car il est compatible avec toutes les lignes de longueur inférieure à une distance donnée, telle qu'au delà il n'est plus nécessaire d'insérer un limiteur de courant. - Sa conception permet d'éviter d'avoir à envisager d'utiliser plusieurs variantes de dispositifs selon les configurations de lignes d'abonnés. Les opérateurs tels que le déposant disposent d'outils de qualification du réseau d'accès. Ces outils permettent de renseigner les bases de données du système d'information de l'opérateur sur la constitution des lignes, de déceler des anomalies et pannes, et d'établir le cas échéant un diagnostic du dysfonctionnement ( typiquement estimation de longueurs par échométrie, mesure de résistance d'isolement, de capacité des paires téléphoniques...). L'insertion de tout dispositif sur la ligne doit donc rester compatible avec l'usage de tels outils de qualification, et si possible ne pas remettre en cause les bases de données du système d'information. La présente invention s'avère compatible avec les outils de qualification du déposant et son impact vis à vis du système d'information est très inférieur à tout autre dispositif susceptible d'apporter une limitation de puissance. D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront clairement à la lecture de la description qui est faite ci-après et qui est donnée à titre d'exemple non limitatif et qui est faite en regard des dessins annexés sur lesquels - la figure 1 représente le schéma d'un premier mode de réalisation du dispositif selon l'invention, - la figure 2 représente le schéma d'un deuxième mode de réalisation du dispositif selon l'invention, - la figure 3 représente une variante de réalisation conforme au deuxième mode de réalisation, - la figure 4 représente une variante de réalisation dans le cas du premier mode, - la figure 5 représente une variante de réalisation dans le cas du deuxième mode, - la figure 6 représente, une réalisation pratique ; - la figure 7 représente des courbes de variations du courant en ligne en fonction de la longueur de la ligne avec dispositif limiteur et sans dispositif limiteur, - la figure 8 représente le schéma d'un dispositif de mesure d'affaiblissement d'adaptation. Selon l'invention, le dispositif de limitation de puissance va dissiper une partie de la puissance électrique émise sur la ligne tout en étant transparent du point de vue de l'impédance. Ce dispositif est inséré dans le circuit téléphonique, par exemple, à proximité de la carte joncteur d'abonné J du central téléphonique CT. Le dispositif de limitation de puissance conforme à l'invention, repose sur l'utilisation de diodes disposées tête-bêche. I1 porte selon les différents modes de réalisation les références D1, D2, D11, D221. Dans un premier mode de réalisation représenté sur la figure 1, le dispositif D1 est constitué de paires de diodes Z disposées tête-bêche, placées sur chaque fil Fl, F2 de la paire téléphonique (la ligne). Dans ce cas, les diodes peuvent être disposées anode contre anode ou cathode contre cathode, indépendamment sur chacun des fils. Les diodes sont typiquement des diodes Zener. Selon un second mode de réalisation représenté sur la figure 2, il peut être constitué de diodes tête- bêche S disposées en parallèle, chaque fil F1, F2 de la paire téléphonique comportant un pont de diodes PS . Dans ce cas, chaque pont de diodes comprend une ou plusieurs diodes de commutation S en série suivant la tension de seuil désirée, le cas ou l'on a plusieurs diodes en série étant illustré par le schéma de la figure 3. L'insertion du dispositif D1 ou D2 dans le circuit téléphonique, induit une chute de tension qui est fonction des tensions de seuil des diodes considérées. La puissance dissipée par le dispositif permet de réduire le courant débité sur la ligne d'abonné. Suivant les caractéristiques des diodes (tensions de seuil), l'insertion du dispositif est équivalente à la perte de puissance occasionnée par une longueur donnée de câble. L'insertion du dispositif ne modifie pas l'impédance résultante des éléments de réseau auxquels il est raccordé. En d'autres termes, il reste transparent du point de vue de l'adaptation d'impédance entre le joncteur d'abonné et la ligne quelles que soient les impédances considérées complexes ou résistives. Certains services tels que l'identification ou la notification d'appel, reposent sur des signaux V23- CCITT par exemple,. Ils ont la particularité d'être transmis vers le TBE du client, alors que celui-ci est raccroché, et présentent une amplitude en tension inférieure aux tensions de seuil considérées pour les diodes du dispositif. Ces dernières ne sont pas polarisées par de tels signaux et sont donc bloquantes. Une troisième variante du dispositif permet de rester transparent à de tels signaux. Selon cette variante, une capacité C est insérée en parallèle sur chacun des fils de la paire. La valeur de cette capacité est calculée de façon à rester transparente aux signaux considérés (V23-CCITT). L'insertion des capacités peut être réalisée indifféremment sur l'un ou l'autre des modes de réalisation décrits précédemment tel que cela est illustré par les dispositifs D11 et D22 représentés sur les figures 4 et 5. Ces modes de réalisation possèdent tous les avantages énumérés précédemment. On va donner dans la suite des exemples pratiques préférés de réalisation Dispositif D11 Selon le premier mode de réalisation, les diodes utilisées sont des diodes Zener de type BZX 85C. Lorsque les diodes Zener ont une tension de seuil de 8.2 V, la dissipation de puissance est équivalente en première approximation à l'insertion de 1500 m de câble 4/10. La capacité C utilisée est de 1 uF. La figure 4 donne une illustration de ce mode de réalisation du dispositif. Dispositif D221: Selon le deuxième mode de réalisation, les diodes utilisées sont des diodes de commutation de tension de seuil 0.6V. Sur chacun des ponts, deux séries de cinq diodes ont été disposées de façon à obtenir une tension de seuil résultante de 3V (analogue au schéma de la figure 3). La dissipation de puissance est alors équivalente en première approximation à l'insertion de 1000 m de câble 4/10. La capacité C utilisée est de luF. La figure 6 donne une illustration de cette réalisation pratique. Les résultats obtenus sont les suivants: La figure 7 donne une évolution du courant mesuré au niveau d'un poste client non régulé, en fonction de la longueur de ligne, et selon 3 cas de figure - la courbe A correspond au cas sans limiteur de courant, - la courbe B est obtenue en insérant côté Central téléphonique, le dispositif D11 (Z802V), - la courbe C est obtenue en insérant côté Central téléphonique le dispositif D221 (5D3V). La puissance consommée par l'insertion du dispositif peut être évaluée pour un courant donné Pconsommée = Vs x I (où Vs représente la tension de seuil totale du dispositif, et I le courant considéré). Dispositif D11 - Vs = 2 x 8.2 V - Lorsque le courant mesuré sans limiteur est de 40 mA, l'insertion du dispositif permet de consommer (6 x 0.04 ) Watt, soit 0.65 W. - Cette valeur correspond en première approximation à la puissance consommée en ligne par une longueur de câble de 1800m. Dispositif D221: - Vs = 2 x 3 V - Lorsque le courant mesuré sans limiteur est de 40 mA, l'insertion du dispositif permet de consommer (6 x 0.04) Watt, soit 0.24 W. - Cette valeur correspond en première approximation à la puissance consommée en ligne par une longueur de câble de 1000m. On note que le dispositif D11 permet de garantir le fait que le courant débité ne dépassera pas les 50 mA quelle que soit la longueur de ligne du client. I1 suffira de choisir la tension de seuil globale (et donc le nombre de diodes suffisant sur chaque fil) pour obtenir une dissipation de la puissance désirée. Transparence en terme d'impédance L'affaiblissement d'adaptation dans la bande 300 Hz - 3400 Hz a été testé lors de l'insertion des dispositifs suivants - dispositif D11 décrit ci-dessus, - dispositif D1 utilisant des diodes Zener BZX 85C identiques à celles du dispositif D11. Les mesures d'affaiblissement d'adaptation (côté client) ont été effectuées dans les conditions suivantes - ligne de calibre 6/10 de longueur 150 m - d'un côté, la carte d'abonné J du Central (600 Ohms) - de l'autre un analyseur AN (PCM4 de Wandel- Gotherman) présentant une impédance de 600 Ohms. La figure 8, illustre le schéma du circuit de mesure. Le tableau suivant donne le résultat des mesures obtenues Fréquence Sans Dispositif Dispositif (Hz) dispositif D11 D1 300 20.8 20.2 20 .2 500 l9.4 19.0 19.0 1000 16.3 16.2 16.2 2000 1 2.9 13.0 13. 0 2500 12.2 12.3 12. 3 3400 11.4 11.5 11.5 On remarque à partir de ces deux exemples que l'insertion des dispositifs conforme à l'invention reste transparente en terme d'affaiblissement d'adaptation puisque les résultats sont similaires au cas sans dispositif. REVENDICATIONS 1. Dispositif de limitation de puissance pour circuit téléphonique, caractérisé en ce qu'il comprend des diodes tête-bêche (Z ou S) sur chaque fil (F1, F2) d'une paire téléphonique, ledit dispositif étant placé en amont de l'infrastructure privative d'un client (IPC). 2. Dispositif de limitation de puissance selon la revendication 1, caractérisé en ce que la tension de seuil globale des diodes (Z ou S), est choisie de manière à obtenir une dissipation de la puissance désirée. 3. Dispositif de limitation de puissance selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comprend une paire de diode tête-bêche (Z) disposées sur chacun des fils de la ligne, les diodes étant des diodes Zener. 4. Dispositif de limitation de puissance selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comprend des diodes tête-bêche (S) disposées en parallèle, chaque fil de la paire téléphonique comprenant un pont de diodes (PS). 5. Dispositif de limitation de puissance selon la revendication 4, caractérisé en ce que chaque pont (PS) de diode comprend une ou plusieurs diodes de commutation en série. 6. Dispositif de limitation de puissance selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le dispositif comprend en outre une capacité (C) insérée en parallèle sur chacun des fils. 7. Dispositif de limitation de puissance selon l'une quelconque dés revendications précédentes caractérisé en ce que ledit dispositif est disposé en sortie de la carte d'abonné (J) côté central téléphonique (CT).