Brevet FR2818477A1 — publié le 20020621

DISPOSITIF ISOLATEUR POUR LIGNE ADSL. L'invention concerne un dispositif isolateur pour ligne ADSL et plus généralement xDSL (de l'acronyme Digital Subscriber Line). L'invention s'applique aux liaisons analogiques comprenant des équipements pour assurer outre les services bande étroite (téléphonie analogique ou numérique), des services large-bande basés sur les technologies xDSL. 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) soit en pratique à des fréquences supérieures à 10 KHZ. Typiquement ce sont les services délivrés par le réseau xDSL. On désigne en général par xDSL les services largebande regroupant toutes les familles technologiques telles que SDSL, ADSL, ADSL-lite. Dans la suite on parlera de services ADSL pour simplifier étant bien entendu, que l'invention s'applique à tous les services cités ci-dessus. D'une façon générale, un opérateur téléphonique utilise dans ses centraux des robots de mesures pour des besoins liés à la supervision de ses lignes, lorsqu'un défaut est constaté sur la ligne. Un robot fait appel à deux types de mesures pour permettre la localisation, ces mesures sont les suivantes : La mesure dite des ouverts qui permet une localisation franche et qui est basée sur le calcul de la capacité effective de la ligne : Effective- Les mesures de défauts d'isolement et de boucle . pour réaliser ces dernières, le robot effectue des mesures d'isolement et de résistance de boucle R. Les mesures de localisation de défauts par l'échométrie. Par la suite, on considère deux modes opératoires : 1. mode de transmission : le robot est inutilisé et les moyens de filtrage sont connectés, la ligne est en situation normale et permet la transmission des signaux analogiques et numériques. 2. Mode de mesures : le robot effectue une ou plusieurs mesures sur la ligne considérée. Dans ce cas, on verra que selon l'invention, les moyens de filtrage sont déconnectés. On rappelle que le déploiement de la technologie ADSL implique la mise en oeuvre de filtres séparateurs de bande (ou encore dénommé Splitter ) côté centre téléphonique et chez l'usager afin de multiplexer et séparer les signaux dits analogiques de ceux liés aux services large-bande (l'ADSL). Ces Splitter comportent généralement un filtre passe-bas référencé LPF dans la suite, et une structure en Y comme représentée sur la figure 1. Un filtre passe-haut référencé HPF est généralement positionné directement sur la carte électronique permettant d'assurer les services ADSL. En l'état actuel des connaissances, les filtres ADSL placés côté central, et disponibles sur le marché ne sont pas transparents aux outils de mesures de test utilisés à ce jour. D'autre part, même s'ils étaient transparents à ces signaux, la présence du filtre passe-haut positionné dans la carte ATU-C, ADSL du central perturberait la valeur des mesures effectuées et par voie de conséquence leur interprétation serait erronée. Le développement de la technologie ADSL a pour conséquence de rendre impossible sur les lignes concernées, toutes procédures ultérieures de maintenance ou localisation des défauts tels qu'elles sont mises en oeuvre par les robots de tests actuels. L'invention concerne un dispositif qui rend compatible la mise en oeuvre de filtres ADSL ou XDSL côté central et l'usage des robots de mesures actuels. Cette solution permet en particulier lorsque le mode de mesure est activé pour une ligne considérée à des fins de tests, de ne pas avoir à modifier les outils de tests actuels pour les rendre compatibles avec les filtres ADSL. Le dispositif mis au point par le déposant permet aux filtres d'être totalement transparents à ces outils, c'est à dire d'une part transparents aux signaux émis et d'autre part ne modifiant pas les valeurs mesurées. Avec ce dispositif, l'interprétation des mesures reste donc semblable, que la ligne soit équipée d'un filtre ADSL (placé côté terminal) ou non. Seule exception, la mesure des résistances de boucle impose que la ligne soit terminée par une résistance non nulle. Le résultat de la mesure doit donc tenir compte de sa valeur. L'invention concerne plus particulièrement un dispositif isolateur pour ligne ADSL transparent à la ligne c'est à dire que la bande vocale ainsi que les services large bande ne sont pas affectés par son insertion ; ce dispositif comprend des moyens d'isolation, des moyens de filtrage ADSL disposés côté central téléphonique et des moyens de pilotage desdits moyens d'isolation pour connecter ou déconnecter les moyens de filtrage de la ligne selon respectivement un premier ou un deuxième mode opératoire de la ligne. Selon une autre caractéristique de l'invention, les moyens de pilotage comprennent : deux bornes de sorties connectées respectivement aux fils de la ligne en amont des moyens de filtrage, des moyens de détection du premier et deuxième mode opératoire de la ligne et, des moyens de commande de connexion ou déconnexion des filtres, activés par ces moyens de détection. Selon une autre caractéristique de l'invention, les moyens de détection du mode opératoire comportent un circuit de charge et décharge d'un condensateur à partir de la tension d'alimentation de la ligne ledit circuit étant destiné à fournir une tension de commande aux moyens d'isolation ; le dispositif ne consommant que pendant le deuxième mode opératoire de la ligne c'est à dire pendant les mesures de test (charge et décharge du condensateur). Selon un mode préférentiel de réalisation, le circuit de charge et décharge d'un condensateur comporte ledit condensateur connecté en série avec au moins un relais et un premier et deuxième transistor pour fournir la dite tension de commande. Le circuit de charge et décharge du condensateur comporte en outre des circuits de polarisation respectifs pour le premier et le deuxième transistor. Selon une autre caractéristique de l'invention, les moyens d'isolation comportent une pluralité de contacts placés sur les fils de ligne pour connecter ou déconnecter les filtres tout en assurant la continuité de ladite ligne. Les premiers et deuxièmes transistors sont connectés de manière à permettre selon leur état passant ou bloqué, d'ouvrir et de fermer les contacts placés sur la ligne. Selon un mode préféré de réalisation, les moyens de connexion, déconnexion des moyens de filtrage ADSL comportent un pont de diode permettant de polariser lesdits moyens pour les rendre indépendants de la polarisation de la ligne. Selon un mode de réalisation, les moyens de filtrage ADSL comprennent au moins un filtre passe-bas et au moins un filtre passe-haut connectés aux fils de la ligne. Selon l'invention, le dispositif est connecté côté central téléphonique, en amont d'un robot de test, le premier mode opératoire correspond au fonctionnement normal de la ligne de manière à assurer la transmission analogique et numérique, le deuxième mode de fonctionnement est un mode correspondant à des mesures de test effectuées sur la ligne par le robot ; le dispositif déconnectant les moyens de filtrages de la ligne et les rendant ainsi transparents au robot de test c'est à dire d'une part transparents aux signaux émis par le robot et d'autre part ne modifiant pas les valeurs mesurées. D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description faite ci après et en regard des dessins annexés sur lesquels : la figure 1 représente le schéma de principe d'un système de filtrage ADSL placé sur une ligne ADSL côté central téléphonique ; La figure 2 représente le schéma du dispositif d'isolation selon l'invention ; - La figure 3 représente le schéma détaillé de réalisation du dispositif selon l'invention ; Les figures 4A et 48 représentent le schéma fonctionnel de charge et décharge de la capacité Cr. Le dispositif selon l'invention permet selon le mode opératoire d'une ligne ADSL d'isoler les filtres ADSL tout en assurant la continuité de la ligne. Le dispositif permet, lorsque le robot de tests est activé, de piloter l'isolation des filtres LPF/HPF. Comme on peut le voir sur la figure 2, le dispositif comprend pour cela : - un circuit IS isolateur LPF/HPF : ce circuit isole complètement les deux filtres afin que la ligne d'abonné retrouve ses caractéristiques d'origine. - un circuit de pilotage P qui permet de commander l'isolateur LPF/HPF lors des mesures effectuées par le robot de test tout en étant entièrement transparent vis à vis de ces dernières. Le dispositif selon l'invention présente les avantages suivants : Une totale transparence aux tests et à la ligne d'abonné. La bande vocale ainsi que les services largebande ne sont pas affectés par l'insertion du dispositif. En outre le dispositif ne consomme que lorsqu'il est mis en service pour effectuer des mesures de test. Le circuit IS isolateur de filtres LPF/HPF comprend comme on le verra par la suite plusieurs contacts travail/repos actionnés par un relais. Ces derniers permettent, lors des mesures du robot de test exclusivement, d'isoler complètement les filtres LPF et HPF tout en assurant la continuité de la ligne. Le filtre HPF étant isolé, on admet que la transmission ADSL est momentanément interrompue lors des mesures pendant une durée approximativement de quelques dizaines de secondes (typiquement 25s). Il est à noter que les mesures de test perturbent le système ADSL au point de désynchroniser les modems. Le circuit P assurant la fonction de pilotage commande le relais dont les contacts travail/repos constituent l'isolateur LPF/HPF. Il comprend un certain nombre de composants et est entièrement transparent pendant l'activation du robot RT. L'énergie nécessaire pour effectuer cette opération est obtenue à partir de la décharge d'une capacité dite réservoir , celle-ci se chargeant lorsque la ligne est raccordée à l'autocommutateur (53V) ou au robot de mesure. En effet, avant l'exécution des mesures, ce dernier délivre une tension continue d'environ 48V entre deux séries de tests. Lorsqu'un défaut d'isolement sur un fil ou entre fils (test de boucle) est présent sur la ligne, le robot effectue des mesures d'échométrie, de courant de boucle et de capacité à partir du central. Comme cela a été dit sur un lien ADSL, la présence des filtres passe-bas LPF et passe-haut HPF côté central AC ne permet pas d'effectuer certains tests (localisation des défauts et mesures de capacité). Le dispositif proposé permet donc de contourner ce problème. Le principe du dispositif, situé côté central, est d'isoler les filtres passe-bas et passe-haut à partir de contacts travail/repos dont les relais sont activés seulement lorsque le robot de test effectue des mesures. Pour information et d'une façon générale, les équipements côté client (téléphone, modem, filtres...) sont susceptibles de modifier les paramètres intrinsèques de la ligne (ligne seule), mais ne remettent nullement en cause la validité des outils de supervision de la ligne (robot de test). Sur une ligne d'abonné qui ne possède pas d'équipement ADSL, on se retrouve un peu dans la même situation dans la mesure où la valeur de la capacité dépend soit du terminal raccordé, soit du module RC (20kQ//2. 2pif). Dans cette configuration, le robot détecte la présence d'un terminal. On va maintenant expliquer plus en détail le fonctionnement du dispositif DI en se reportant au schéma détaillé de la figure 3 et des figures 4A et 4B. Dans la réalisation proposée, les valeurs des composants sont mentionnées à titre indicatif. Des optimisations et ajustements restent bien entendu possibles sans remettre en cause le principe de l'invention décrite. Les durées de charge et de décharge sont également données à titre indicatif. Le circuit IS isolateur des filtres LPF/HPF déconnecte ou reconnecte les filtres de la ligne de la manière suivante : Lorsque le robot de test est activé c'est à dire lors de l'exécution des mesures, les contacts repos repli2, reIn et rel22 s'ouvrent et permettent ainsi la déconnexion des filtres passe-bas et passe-haut. Dans le même temps, les contacts travail rel23 et rel24 (dérivation aux points A-B et C-D) se ferment et assurent de ce fait la transparence totale de la ligne. En l'absence de mesures de test, la ligne présente les caractéristiques d'une liaison ADSL sur le réseau local ; c'est à dire le maintien des services de la bande vocale (sonnerie, services Class...) et des services large-bande Le circuit de pilotage P détecte le changement du mode opératoire de la ligne. Ce circuit P commande les relais Reli et Rely, l'alimentation de ces derniers repose sur le principe d'une charge/décharge au travers de la capacité Cr appelée capacité réservoir . Cette opération s'effectue en 2 phases : - une phase de charge de la capacité réservoir Cr (figure 4A) : Cette phase s'effectue lorsque la ligne est raccordée au central AC ou au robot de test RT (avant exécution des mesures). La capacité Cr se charge alors sous une tension Valin (typiquement de 41V) via le transistor Tl, la résistance R4 et les résistances des bobines Reli et Rel2 ; le transistor Tz étant bloqué par rapport à la télé-alimentation de la ligne (53V en sortie ouverte), la chute de tension observée (12V dans ce montage) est due à la tension Vgs du transistor à effet de champ Tu. lie temps de charge du dispositif est d'environ lmnl5s, ce qui donne approximativement une constante de temps de charge du montage Tcte Tps charge = 13s. - une phase de décharge de la capacité réservoir Cr (figure 4B) : Dès l'exécution des mesures du robot de test, la tension continue descend à OV (absence de tension d'alimentation) et le transistor T2 devient alors passant, Tl étant alors bloqué. La capacité Cr se décharge alors au travers des relais Reli et Rel2 montés en série (le temps de décharge du dispositif est d'environ de 19s, ce qui donne approximativement une constante de temps de décharge du montage acte tps charge = 8,2s). Pendant l'exécution des mesures (environ lots), le robot envoie également des tensions continues de 48v. Le contact repos relll en ouvrant la boucle d'alimentation des 2 transistors Tl et T2 (Vgg = 0) à pour but d'éviter une nouvelle charge/décharge de la capacité Cr. Il permet en outre de garantir la résistance d'isolement de la ligne (R A/B)- Dans le mode de réalisation décrit à titre d'exemple, la durée du temps de décharge de la capacité Cr est deux fois supérieure à la durée nécessaire pour effectuer les mesures de test. Il est possible d'envisager d'autres valeurs pour les composants : relais Reli et Rel2 (résistances des bobines) ; condensateur Cr afin d'augmenter ou de réduire le temps de décharge. On va maintenant détailler le rôle des différents composants en précisant les valeurs de l'exemple préférentiel donné. Les diodes zéner : Les diodes zéner DZ, et DZ2 (Vseuil = 12V) servent à fixer les tensions de grille-source Vgs des 2 transistors à effet de champ T1 et T2 (référence choisi à titre d'exemple BS 250 et 2N 4191). Les résistances RI à R3 : Elles constituent le pont de polarisation des diodes zéner DZ, et DZ2. Elles possèdent également une valeur de résistance élevée ( > 1 M#). de ce fait, la consommation de courant est quasiment nulle. Les capacités C1 et C2 (lnF) : Elles jouent un rôle de filtrage vis à vis des trains de sonnerie. La résistance Rq : Elle sert à limiter le courant de sonnerie. La valeur de cette résistance doit être entre une valeur minimun et une valeur maximale (Valeur du montage, R4 = 4.7 ka) car une valeur assez élevée de cette résistance augmenterait d'une façon trop importante le temps de charge de la capacité Cr. - Les relais Rell et Rel2 : Comme cela a été décrit dans le fonctionnement du dispositif, ce sont eux qui assurent l'isolation des filtres des différents contacts travail/repos. Les relais retenus (série TX2 télécom) ont une tension nominale de 24V et possèdent également une résistance de bobine élevée (4.2 kQ). Ceci permet d'augmenter le temps de décharge de la capacité Cr. Le pont de diodes en entrée D1 à Dq : Il sert à polariser tout le circuit de pilotage P circuit assurant l'isolation des filtres durant le mode opératoire mesures de test sur la ligne. Ainsi, il n'est pas nécessaire de connaître les polarités de la ligne pour raccorder celle-ci. Le dispositif qui vient d'être décrit permet de conserver en l'état les outils et robots de mesures existants utilisés par les opérateurs. Les mesures et leur interprétation restent intactes pour la qualification des lignes d'abonnés. Le dispositif ne consomme que lors des tests de mesures de test. On pourra se reporter au tableau annexé qui illustre différents résultats de mesures effectués par un robot de test dans les différentes configurations citées : cas 1 à 8. Les cas 1,2 et 3 sont donnés à titre indicatif et peuvent servir de référence. Les deux premiers correspondent à une ligne analogique sans équipement ADSL et raccordée soit à un terminal, soit à une balise RC (2. 2 pF en série avec 22 kQ). Le 3ème cas est celui d'une ligne analogique avec un modem ADSL (carte ATU-R + filtre) uniquement côté usager à titre de comparaison (non représenté). Les différences observées concernent principalement les mesures de capacité entre fils Ca/b// (C a/T + C b/T). Le cas 4 constitue une référence de ligne ouverte en l'absence d'équipements ADSL. Dans cette configuration, un défaut est effectivement constaté et localisé par le robot de test. 'Le cas 5 permet de constater qu'en l'absence du dispositif, les mesures de test sont complètement faussées : en particulier l'échométrie et les mesures de capacités. Le robot localise un défaut à 1 m (cela correspond en fait à la distance robot/filtre) et ne voit pas d'installation terminale. * Le cas 6 permet de démontrer l'intérêt du dispositif. On retrouve les mêmes mesures que celles correspondant au cas 3 (pas d'ATU-C). 'Le cas 7, dispositif en l'absence d'ATU-C confirme simplement sa transparence vis à vis du filtre côté central. * Le cas 8 permet également de vérifier que le dispositif n'altère pas la détection du défaut sortie ouverte mesurée dans le cas 4. Cas 1 2 3 4 5 6 7 8 Config. Sans Sans Avec Avec Avec dispositif dispositif disposifis disposifi dispositif dispositif dispositif dispositif Côté Inchangé Inchangé Inchangé Inchangé ATU-C Dispositif Dispositif Dispositif central + ATU-C Sans ATU-C + ATU-C Terminal Module RC ATU-R Sortie ATU-R ATU-R ATU-R Sortie Côté (tél.) + ouverte + terminal + terminal + terminal ouverte usager terminal Défaut m) aucun aucun 1 (4732m) localisé Diagnostic B. A. E* B. A. E B. A. E Ouvert 2 fils Ouvert 2 fils B.A.E. B.A.E. ouvert 2 fils Installation Présence Présence Présence Pasd'Pasd'Présence Présence Pas d n Terminais Balise RC Terminais installation installation Terminais Terminaison installation terminale on on terminale terminale on terminale R a/b 10 M# 10 M# 10 M# 10 M# 10 M# 10 M# 10 M# 10 M# R a/T 10 M# 10 M# 10 M# 10 M# 10 M# 10 M# 10 M# 10 M# R b/T 10 M# 10 M# 10 M# 10 M# 10 M# 10 M# 10 M# 10 M# R a/bat 10 M# 10 M# 10 M# 10 M# 10 M# 10 M# 10 M# 10 M# R b/bat 10 M# 10 M# 10 M# 10 M# 10 M# 10 M# 10 M# 10 M# C a/T 213 nF 213 nF 213 nF 213 nF 282 nF 213 nF 213 nF 213 nF Cb/T 213 nF 213 nF 213nF 213nF 264 pF 213 nF 213 nF 213 nF C a/b nF 173 nF 766 nF 120 nF 170 pF 766 nF 766 nF 120 nF C pF 872 nF 872 nF 227 nF Longueur 4.72 km 4. 71 km 4.94 km 4.71 km 1 m 4. 94 km 4.94 km 4.71 km échométrique Temps s 54 s 56 s 54 s 0 s 56 s 56 s 54 s échométrique Amplitude 999 999 999 999 82 999 999 999 relative Bruit -90.48 -89. 92 dBm-91. 48-90. 22 dBm -90.45 dBm -91 dBm -91.16 dBm -89.94 dBm psopho-dBm dBm métré potentiels 0 V 0 V 0 V 0 V 0 V 0 V 0 V 0 V courants +/- 1 A 0 A 0+/- 1 A 0 A 0 A +/- 1 A +/- 1 A 0 A * B. A. E (bon aux essais) REVENDICATIONS 1. Dispositif isolateur pour ligne ADSL transparent à la ligne c'est à dire que la bande vocale ainsi que les services large-bande ne sont pas affectés par son insertion ; ce dispositif comprend des moyens d'isolation (IS), des moyens de filtrage ADSL (LPF, HPF) disposés côté central téléphonique (AC) et des moyens de pilotage (P) desdits moyens d'isolation (IS) pour connecter ou déconnecter les moyens de filtrage de la ligne selon respectivement un premier ou un deuxième mode opératoire de la ligne. 2. Dispositif isolateur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est connecté côté central téléphonique (AC) en amont d'un robot de test (RT), le premier mode opératoire correspondant au fonctionnement normal de la ligne de manière à assurer la transmission analogique et numérique, le deuxième mode opératoire étant un mode de mesures de test effectués sur la ligne par le robot, le dispositif (DI) déconnectant les moyens de filtrages de la ligne et les rendant ainsi transparents au robot de test c'est à dire d'une part transparents aux signaux émis par le robot et d'autre part ne modifiant pas les valeurs mesurées. 3. Dispositif isolateur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les moyens de pilotage (P) comprennent : deux bornes de sorties (a, b) connectées respectivement aux fils de la ligne en amont des moyens de filtrage, des moyens de détection (Cr, Rell, Rel2) du premier et deuxième mode opératoire de la ligne et, des moyens de commande (Tl, T2) de connexion ou déconnexion des filtres, activés par ces moyens de détection. 4. Dispositif isolateur selon la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens de détection du mode opératoire (car, Rell, Relu) comportent un circuit de charge et décharge d'un condensateur à partir de la tension d'alimentation de la ligne, fournissant une tension de commande aux moyens d'isolation (IS) ; le dispositif ne consommant que pendant le deuxième mode opératoire c'est à dire pendant les mesures de test (charge et décharge du condensateur Cr). 5. Dispositif isolateur selon la revendication 4, caractérisé en ce que le circuit de charge et décharge d'un condensateur comporte ledit condensateur connecté en série avec au moins un relais et un premier et deuxième transistor pour fournir la dite tension de commande. 6. Dispositif isolateur selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que le circuit de charge et décharge du condensateur comporte des circuits de polarisation respectifs pour le premier et le deuxième transistor. 7. Dispositif isolateur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens d'isolation comportent une pluralité de contacts placés sur les fils de ligne pour connecter ou déconnecter les filtres tout en assurant la continuité de ladite ligne. 8. Dispositif isolateur selon les revendications Set 7, caractérisé en ce que les premiers et deuxièmes transistors permettent selon leur état d'ouvrir et de fermer les contacts placés sur la ligne. 9. Dispositif isolateur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de connexion, déconnexion des moyens de filtrage ADSL comportent un pont de diode permettant de polariser lesdits moyens pour les rendre indépendants de la polarisation de la ligne. 10. Dispositif isolateur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de filtrage ADSL comprennent au moins un filtre passe-bas et au moins un filtre passe-haut connectés aux fils de la ligne.