Brevet FR2795902A1 — publié le 20010105

Surveillance d'un réseau de transmission de signaux de télévision numériques La présente invention concerne la surveillance des différentes branches, composées chacune d'une voie descendante et d'une voie montante, entre une station centrale et des stations secondaires dans un réseau de transmission de signaux de données numériques, particulièrement des signaux de télévision numériques. Actuellement, la surveillance des voies dans un tel réseau est réalisée au niveau de certains équipements inclus dans chacune des voies, tels que modems, transmultiplexeurs, décodeurs, etc. Les signaux d'alarme générés pour chacun des équipements ayant un fonctionnement défectueux sont collectés par la station centrale du réseau à travers un réseau de supervision spécifique distinct du réseau de transmission de signaux de télévision numérique. L'invention a pour objectif de surveiller le réseau de transmission de signaux numériques sans aucun réseau supplémentaire affecté à la surveillance, tout en assurant que des signaux propres à la surveillance du réseau soient compatibles avec les équipements du réseau. 'De cette manière, la surveillance du réseau selon l'invention est moins onéreuse que celle selon la technique antérieure exigeant un réseau supplémentaire, et ne requiert que des modifications substantielles aux extrémités des voies de transmission. A cette fin, un système de surveillance dans un réseau de transmission numérique de signaux de données, le réseau comprenant une station centrale et des stations secondaires reliées entre elles par des voies descendantes diffusant un premier signal de données depuis la station centrale vers les stations secondaires et par des voies montantes collectant respectivement des deuxièmes signaux de données respectivement depuis les stations secondaires pour former un signal multiplex dans la station centrale, est caractérisé en ce qu'il comprend un moyen, la station centrale pour diffuser un premier signal de surveillance numérique multiplexé avec le premier signal de données vers les stations secondaires à travers les voies descendantes,, un moyen dans chaque station secondaire pour transmettre un signal de surveillance modifié respectif et un signal d'identification numérique respectif multiplexés avec le deuxième signal de données respectif vers la station principale à travers la voie montante respective en réponse au premier signal de surveillance, et un moyen d'analyse dans la station centrale pour analyser les signaux de surveillance modifiés et les signaux d'identification détectés dans le signal multiplex des voies montantes afin de signaler des anomalies dans la voie montante ou dans les voies descendante et montante associées à chaque station secondaire. En pratique, les signaux de données sont des signaux de télévision selon la norme MPEG-2. Ainsi, le premier signal de surveillance, les signaux de surveillance modifiés et les signaux d'identification sont des signaux transmis en trames compatibles avec la norme prédéterminée MPEG-2 relatives aux signaux de télévision numériques constituant les premier et deuxièmes signaux de données. Le premier signal de surveillance et les signaux de surveillance modifiés peuvent être transmis sous forme de trames ayant des champs d'information identiques, ce qui n'impose que de faibles modifications dans le premier signal de surveillance "bouclé" à travers une station secondaire. Selon une réalisation préférée, le moyen pour diffuser peut comprendre un générateur générant le premier signal de surveillance avec des trames contenant au moins un identificateur différent de celui dans les trames identifiant le premier signal de télévision et ayant un débit très faible par rapport au débit du premier signal de télévision, et un multiplexeur multiplexant trame par trame le premier signal de surveillance et le premier signal de télévision. Le moyen pour transmettre dans chaque station secondaire peut comprendre : - un moyen pour détecter un identificateur prédéterminé contenu dans les trames identifiant le premier signal de surveillance et valider les trames du premier signal de surveillance, - un moyen pour modifier une trame validée en une trame du signal de surveillance modifié respectif notamment en remplaçant l'identificateur dans la trame validée par un identificateur de la station secondaire et pour générer une trame du signal d'identification respectif en réponse à une trame validée du premier signal de surveillance, - un moyen pour générer seulement une trame du signal d'identification respectif en réponse à une absence ou une invalidation de trame du premier signal de surveillance sensiblement à un instant périodique déterminé en fonction du débit des signaux de surveillance, et - un multiplexeur multiplexant trame par trame le deuxième signal de télévision respectif avec le signal de surveillance modifié respectif et le signal d'identification respectif. En particulier, un identificateur est un identificateur de programme et/ou un identificateur de composante selon une norme de signaux de télévision numériques, tels que la norme MPEG-2. Selon d'autres caractéristiques de l'invention, le moyen d'analyse dans la station centrale analyse chaque trame dans le signal multiplex résultant du multiplexage des deuxièmes signaux de données, des signaux de surveillance modifiés et des signaux d'identification, signale une anomalie de fonctionnement dans une voie descendante au moins lorsqu'une trame du signal d'identification respectif est détectée sans détection d'une trame identifiée et validée du signal de surveillance modifié respectif pendant une période de trame des signaux d'identification et de surveillance, et signale une anomalie de fonctionnement dans un couple de voies descendante et montante au moins lorsqu'aucune trame du signal d'identification respectif et aucune trame du signal de surveillance respectif ne sont identifiées et validées pendant ladite période de trame. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante de plusieurs réalisations préférées de l'invention en référence aux dessins annexés correspondants dans lesquels : - la figure 1 est un bloc-diagramme schématique d'un réseau de transmission de signaux de télévision numériques surveillé par le système de surveillance selon l'invention ; - la figure 2 est un bloc-diagramme schématique de moyens fonctionnels inclus dans une station centrale du réseau, relatifs au système de surveillance ; et - la figure 3 est un bloc-diagramme schématique de moyens fonctionnels inclus dans une station secondaire du réseau, relatifs au système de surveillance. En référence à la figure 1, un réseau de transmission numérique à radiofréquence à surveiller selon l'invention comprend une station centrale STC et N stations secondaires CAT1 à CATN qui sont reliées entre elles selon une architecture de réseau en étoile. Chaque station secondaire CATn, avec n un entier compris entre 1 et N, est reliée à la station centrale STC à travers une voie de transmission radio descendante VDn selon le sens de transmission de la station centrale STC vers la station secondaire CATn et une voie de transmission radio montante VMn selon le sens de transmission de la station secondaire CATn vers la station centrale STC. Les voies montantes et descendantes ont des fréquences porteuses différentes entre elles. Selon une application préférée de l'invention, la station centrale STC est reliée à une régie nationale d'une chaîne de télévision, telle que FRANCE 3, qui possède N centres d'actualités télévisées (CAT) régionales constituant les stations secondaires CAT1 à CATN implantées à proximité de grandes villes françaises. La station centrale STC diffuse dans les voies descendantes VD1 à VDN à travers des relais d'un réseau de télévision numérique terrestre qui constitue le réseau de transmission numérique à radiofréquence, un premier signal numérique vers toutes les stations secondaires, sous la forme d'un signal de télévision numérique descendant TVM comportant des actualités télévisées nationales et élaboré par la régie nationale. En variante, le signal TVM est composé de quelques signaux de télévision multiplexés trame par trame. Le signal TVM est transmis par la station centrale STC vers les stations secondaires CAT1 à CATN à travers les voies descendantes VD1 à VDn pendant des intervalles de temps prédéterminés. Chaque station secondaire CATn reçoit d'une régie de télévision régionale respective un deuxième signal numérique constitué par un signal de télévision numérique montant respectif TVn, comportant des actualités télévisées régionales et élaboré par une régie régionale. Le signal TVn est transmis par la station secondaires CATn vers la station centrale STC à travers la voie montante respective VMn pendant des intervalles de temps prédéterminés. De cette manière, chaque station secondaire CATn peut diffuser vers des récepteurs de télévision domestiques dans sa région ses propres actualités régionales supportées par le signal de télévision respectif Wn et les actualités nationales supportées par le signal de télévision commun TVD. Les deuxièmes signaux de télévision TV1 à TVN sont transmis à travers les relais du réseau de télévision numérique terrestre. Par exemple, des relais multiplexent trame par trame quelques deuxièmes signaux de télévision qu'ils reçoivent respectivement de stations secondaires et/ou de relais respectifs et retransmettent chacun un signal multiplex résultant qui est multiplexé dans un prochain relais avec d'autres signaux multiplex et/ou deuxièmes signaux de télévision, et ainsi de suite jusqu'à la station centrale STC qui reçoit un signal multiplex résultant du multiplexage trame par trame de tous les deuxièmes signaux TV1 à TVN. Les signaux de télévision numérique TVM et TV1 à TVN sont conformes à la norme ISO MPEG-2 (Moving Picture Expert Group - Phase 2), et ont un même débit élevé prédéterminé par exemple compris entre 5 Mbit/s environ et 40 Mbit/s environ. En dehors des intervalles de temps prédéterminés respectifs, les régies nationale et régionales respectives transmettent des bits de bourrage dans les voies respectifs. Il est rappelé qu'un signal de télévision numérique, correspondant à un programme de télévision, selon la norme MPEG-2, est un signal multiplex résultant du multiplexage trame par trame de composantes d'image, de son et de texte. Chaque composante est transmise sous la forme de trames, dites également paquets de flux élémentaire PES (Packetised Elementary Stream), contenant un en-tête et un champ de données utiles au niveau de la couche de transport du modèle ISO. Outre des informations de synchronisation de la source ayant émis la trame, l'en-tête de la trame comprend notamment des identificateurs de programme et de composante PID et CI attachés à deux tables PAT et PMT parmi quatre tables spécifiques PSI (Program Specific Information). Les tables permettent au niveau de la réception d'une station notamment d'accéder à des éléments de signalisation de la couche de transport relatives à des trames de composantes. La première table PAT (Program Association Table) fait correspondre un identificateur de programme PID (Packet IDentifier) et un identificateur de la table PMT décrivant les composantes du programme. La deuxième table PMT (Program Map Table) contient des identificateurs CI des composantes d'un programme et des caractéristiques primaires pour chacune de ces composantes. Les deux autres tables NIT (Network Information Table) et CAT (Conditional Access Table) n'interviennent pas directement pour la surveillance du réseau selon l'invention. Selon l'invention, les trames de signaux de surveillance SSD et SSi à SSN et de signaux d'identification SIl à SIN définis ci-après sont des trames MPEG-2 telles que définies ci-dessus mais relatives à de la signalisation et à des informations de services SI/PSI (Service Information/Program Specific Information), et ont un débit très faible prédéterminé, de l'ordre de 100 kbit/s, comparativement au débit des signaux de télévision. Un système de surveillance selon l'invention pour surveiller l'ensemble des voies descendantes VD1 à VDN et des voies montantes VM1 à VMN du réseau montré à la figure 1 comprend : dans la station centrale STC : un générateur de signal de surveillance 1 et un multiplexeur de trames MPEG-2 et à multidébit 2 dans une partie d'émission et un analyseur de flux 3 dans une partie de réception comme montré à la figure 2 ; et dans chaque station secondaire CATn un détecteur de signal de surveillance 4 dans une partie de réception, un multiplexeur de trames MPEG-2 et à multidébit 2 dans une partie d'émission et un générateur de signaux de surveillance et d'identification 6 entre le détecteur 4 et le multiplexeur 5, comme montré à la figure 3. Dans la station centrale STC, le générateur 1 génère en permanence un signal de surveillance descendant SSD qui est un signal de signalisation selon la norme prédéterminée MPEG-2 au débit très faible prédéterminé. En particulier, les trames TSD du signal de surveillance descendant contiennent un identificateur de programme PID et un identificateur de composante CI respectivement différents de ceux contenus dans les diverses trames du signal de télévision descendant TVD, et contiennent un champ d'information de signalisation prédéterminé. Le signal de surveillance SSD est multiplexé trame MPEG- 2 par trame MPEG-2 dans le multiplexeur 2 avec le signal de télévision TVD dont les intervalles de "silence" sont comblés par des bits de bourrage par la régie nationale. Par exemple, une trame MPEG-2 du signal de surveillance SSD est compressée temporellement pour être intercalée par le multiplexeur 2 toutes les 50 à 400 trames MPEG-2 du signal de télévision TVM selon le débit de celui-ci. Le signal multiplex de télévision TVD + SSD produit par le multiplexeur 2 est diffusé dans les voies descendantes VD1 à VDN du réseau de télévision numérique terrestre à surveiller. Dans la station secondaire CATn, n étant un entier compris ente 1 et N, le détecteur 4 recherche parmi les trames multiplexées MPEG-2 dans la voie descendante VDn, les trames TSD du signal de surveillance SSD en y détectant au moins l'identificateur de programme PID de celui-ci. A la suite d'un identificateur de programme du signal SSD détecté, le détecteur 4 compare la trame MPEG-2 contenant cet identificateur à une trame du signal SSD préalablement mémorisée dans le détecteur. Si la trame TS du signal de surveillance descendant SSD est reconnue, et plus particulièrement si le champ d'information de signalisation de la trame TS est reconnu, le détecteur 4 applique une impulsion de validation de trame IVT au générateur 6 ainsi qu'à un extracteur de trame de signal de télévision descendant 7 qui transmet les trames du signal de surveillance SSD à la régie régionale rattachée à la station CATn et qui remplace les trames de signal de signalisation SSD par des bits de bourrage. La station secondaire CATn contient un circuit de récupération de rythme qui asservit une horloge de trame interne à une référence d'horloge (PCR : Program Clock Référence) dans les en-têtes des trames MPEG-2 afin de piloter une base de temps interne à la station secondaire. La base de temps fournit des signaux d'horloge de trame dont les périodes correspondent respectivement aux rythmes des trames TVD du signal SSD émises dans la station principale STC, indépendamment du rythme de transmission dans les divers supports et équipements de relais jalonnant la voie descendante VDn. En particulier, un signal d'horloge HSD avec une longue période correspondant au rythme des trames du signal SSD est appliqué au détecteur 4 et au générateur 6. En réponse à une impulsion de validation de trame IVD pendant une période du signal d'horloge HSD, le générateur 6 génère une trame MPEG-2 d'un signal de surveillance SSn suivie d'une trame MPEG-2 d'un signal d'identification SIn. Les signaux SSn et SIn sont des composantes d'un "programme commun" et ont des trames ayant par conséquent un même identificateur de programme PID et des identificateurs de composante CI différents. La trame du signal de surveillance SSn comprend un champ d'information de signalisation identique à celui de la trame TSD du signal de surveillance descendant SSD validée et extraite dans la voie descendante VDn par le détecteur 4 et d'une modification de l'en-tête de la trame extraite TSD notamment en y introduisant des identificateurs PID et CI préenregistrés dans la station secondaire CATn. La trame du signal d'identification SIn est pré-mémorisée dans le générateur 6 et contient des identificateurs PID et CI et un champ d'information d'identification propres à la station secondaire CATn. Dans les couples de trames SS1 + SIl à SSN + SIN, les couples de champs d'information sont identiques. Aucune impulsion de validation de trame IVT n'est appliquée par le détecteur 4 au générateur 6 pendant une période d'horloge de trame HSD du premier signal de surveillance SSD à la suite par exemple d'une absence d'une trame du signal de surveillance SSD résultant d'une coupure de transmission dans la voie descendante VDn, ou d'une invalidation d'une trame du signal SSD identifiée mais erronée par le dysfonctionnement d'un équipement dans la voie descendante VDn. Dans ce cas, le générateur 6 ne produit aucune trame du signal de signalisation SSn et ne génère qu'une trame du signal d'identification SIn. De manière analogue au multiplexeur 2 de la station centrale STC, le multiplexeur 5 dans la station secondaire CATn multiplexe temporellement des trames MPEG-2 du signal de télévision numérique Wn transmis avec un débit très élevé par la régie régionale respective, et des trames à débit très faible d'un signal multiplex composé par des trames des signaux SSn et SIn, ou du signal d'identification SIn. Un signal multiplex Wn + SSn + SIn ou Wn + SIn est transmis par le multiplexeur 5 dans la voie montante VMn vers la station centrale STC. Dans la partie de réception de la station centrale STC, 1 'analyseur de f lux 3 reçoit un signal multiplex de tous les signaux TV1 + (SS1 + SIl ou SI1) à TVN + (SSN + SIN ou SIN) transmis par les voies montantes VM1 à VMN. L'analyseur 3 analyse chaque trame MPEG-2 dans le signal multiplex précité. Un extracteur 7 transmet le signal multiplex TV1 à TVN vers la régie nationale après avoir remplacé les signaux SS1 + SIl à SSN + SIN par des bits de bourrage. Lorsque l'analyseur 3 détecte des identificateurs PID et CI du signal SSn ou du signal SIn, l'analyseur compare la trame contenant un tel identificateur avec une trame pré-mémorisée du signal SIn ou du signal SSn, avec la même périodicité que dans le détecteur 4 au moyen d'un signal d'horloge HSD. En particulier, l'analyseur compare les champs d'information des trames ce qui permet de vérifier la cohérence des informations de signalisation et d'identification avec une validité temporelle des trames. Si à une période prédéterminée du signal HSD, la trame de signal d'identification SIn est reconnue sans erreur et est précédée de la trame de signal de surveillance SSn également validée comme correcte, l'analyseur 3 ne déclenche aucune alarme. Si pendant la période du signal HSD, la trame de signal d'identification SIn est correctement reçue par l'analyseur, mais sans être précédée par le signal de surveillance SSn ou étant précédée par un signal SSn identifié mais avec un champ d'information quelque peu erroné, l'analyseur 3 signale qu'il y a eu une coupure ou une anomalie de fonctionnement dans la voie descendante VDn. si aucune trame d'identification SIn et aucune trame de signalisation SSn, ou si au moins l'une de ces trames est identifiée et invalidée, ne sont détectées par l'analyseur 3, celui-ci signale une coupure ou une anomalie de fonctionnement dans le couple de voies descendante VDn et montante VMn. En pratique, une alarme est produite par l'analyseur 3 lorsqu'il compte un nombre prédéterminé, par exemple compris entre 3 et 5, de trames SIn sans trame SSn, ou d'absence de couple de trames SIn et SSn pendant ledit nombre prédéterminé de périodes consécutives du signal d'horloge HSD. REVENDICATIONS 1 - système de surveillance dans un réseau de transmission numérique de signaux de données, le réseau comprenant une station centrale (STC) et des stations secondaires (CAT1 à CATN) reliées entre elles par des voies descendantes (VD1 à VDN) diffusant un premier signal de données (TVD) depuis la station centrale vers les stations secondaires et par des voies montantes (VMI à VMN) collectant respectivement des deuxièmes signaux de données (TV1 à TVN) respectivement depuis les stations secondaires pour former un signal multiplex dans la station centrale, caractérisé en ce qu'il comprend un moyen (1, 2) la station centrale (STC) pour diffuser un premier signal de surveillance numérique (SSD) multiplexé avec le premier signal de données (TVD) vers les stations secondaires à travers les voies descendantes (VD1 à VDN) , un moyen (4, 5, 6) dans chaque station secondaire (CATn) pour transmettre un signal de surveillance modifié respectif (SSn) et un signal d'identification numérique respectif (SIn) multiplexés avec le deuxième signal de données respectif (TVn) vers la station principale à travers la voie montante respective (VMn) en réponse au premier signal de surveillance (SSD), et un moyen d'analyse (3) dans la station centrale pour analyser les signaux de surveillance modifiés (SS1 à SSN) et les signaux d'identification (SIl à SIN) détectés dans le signal multiplex des voies montantes afin de signaler des anomalies dans la voie montante (VMn) ou dans les voies descendante et montante (VDn, VMn) associées à chaque station secondaire (CATn). 2 - Système de surveillance conforme à la revendication if dans lequel le premier signal de surveillance (SSD), les signaux de surveillance modifiés (SS1 à SSN) et les signaux d'identification (SII à SIN) sont des signaux transmis en trames compatibles avec une norme prédéterminée de signaux de télévision numériques constituant les premier et deuxièmes signaux de données (TVD, TV1 à TVN). 3 - Système de surveillance conforme à la revendication 1 ou 2, dans lequel le premier signal de surveillance (SSD) et les signaux de surveillance modifiés (SS1 à SSN) sont transmis sous forme de trames ayant des champs d'information identiques. 4 - Système de surveillance conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel le moyen pour diffuser comprend un générateur (1) générant le premier signal de surveillance (SSD) avec des trames contenant au moins un identificateur différent de celui dans les trames identifiant le premier signal de télévision (TVD) et ayant un débit très faible par rapport au débit du premier signal de télévision, et un multiplexeur (2) multiplexant trame par trame le premier signal de surveillance (SSD) et le premier signal de télévision (TVD). 5 - Système de surveillance conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel le moyen pour transmettre dans chaque station secondaire (CATn) comprend : - un moyen (4) pour détecter un identificateur prédéterminé contenu dans les trames identifiant le premier signal de surveillance (SSD) et valider les trames (TSD) du premier signal de surveillance, - un moyen (6) pour modifier une trame validée en une trame du signal de surveillance modifié respectif (SSn) notamment en remplaçant l'identificateur dans la trame validée par un identificateur de la station secondaire et pour générer une trame du signal d'identification respectif (SIn) en réponse à une trame validée du premier signal de surveillance (SSD), - un moyen (6) pour générer seulement une trame du signal d'identification respectif (SIn) en réponse à une absence ou une invalidation de trame du premier signal de surveillance sensiblement à un instant périodique déterminé en fonction du débit des signaux de surveillance, et - un multiplexeur (5) multiplexant trame par trame le deuxième signal de télévision respectif (TVn) avec le signal de surveillance modifié respectif (SSn) et le signal d'identification respectif (SIn). 6 - Système de surveillance conforme à la revendication 4 ou 5, dans lequel un identificateur est un identificateur de programme et/ou un identificateur de composante selon une norme de signaux de télévision numériques. 7 - Système de surveillance conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel le moyen d'analyse (3) dans la station centrale analyse chaque trame dans le signal multiplex résultant du multiplexage des deuxièmes signaux de données (TV1 à TVN) , des signaux de surveillance modifiés (SSi à SSN) et des signaux d'identification (SIl à SIN), signale une anomalie de fonctionnement dans une voie descendante (VDn) au moins lorsqu'une trame du signal d'identification respectif (SIn) est détectée sans détection d'une trame identifiée et validée du signal de surveillance modifié respectif (SSn) pendant une période de trame des signaux d'identification et de surveillance, et signale une anomalie de fonctionnement dans un couple de voies descendante et montante (VDn, VMn) au moins lorsqu'aucune trame du signal d'identification respectif (SIn) et aucune trame du signal de surveillance respectif (SSn) ne sont identifiées et validées pendant ladite période de trame.