Brevet FR2810819A1 — publié le 20011228

DOMAINE DE L'INVENTION La présente invention concerne le domaine de la téléphonie et de façon davantage particulière, la présente invention concerne un procédé et un appareil permettant de connecter des signaux vocaux et de données large bande sur des systèmes téléphoniques. L'invention convient pour réaliser un interfaçage d'un circuit d'extrémité avant analogique DSL vis-à-vis d'une ligne d'abonné en présence d'un signal de bande vocale (qui va du continu jusqu'à 4000 Hz) sans qu'on soit limité à cela. Une ligne d'abonné numérique ou DSL est un service qui permet la superposition de signaux de données large bande sur des boucles d'abonné locales. ARRIÈRE-PLAN DE L'INVENTION Compte tenu de l'utilisation répandue de l'lnternet, les entreprises de téléphone sont en train d'offrir de plus en plus de services large bande aux abonnés. Un service de ce type est le service DSL selon lequel le service de téléphone ordinaire (POTS) de bande vocale et le service DSL de bande de fréquences plus élevées sont placés sur la même paire de fils en cuivre en même temps. Cependant, ceci donne naissance à plusieurs problèmes. Les deux exigences DC et AC pour le service POTS de bande vocale et pour le service DSL sont différentes. Le service POTS nécessite une tension continue et un courant continu pour une signalisation de ligne et une transmission vocale tandis que le service DSL fonctionne seulement dans un mode AC. L'impédance de ligne pour les lignes POTS s'inscrit dans la plage qui va de 600 à 1000 ohms soit en valeurs réelles, soit en valeurs complexes, tandis que l'impédance de ligne DSL est au voisinage de 100 ohms. Lorsque le service POTS est dans l'état de raccrochage, aucun signal vocal (AC) n'est transmis sur la paire pointe/sonnerie. Il y a une tension continue ou DC d'environ 40 V à 48 V entre la pointe et la sonnerie. Habituellement, la tension continue de pointe est au voisinage de 0 V à -5 V et la tension continue de sonnerie est au voisinage de -40 V à -56 V. Un signal DSL typique présente une tension de crête d'environ 18 V. Lorsque le signal DSL est émis pendant l'état de raccrochage du service POTS, le signal typique au niveau de la pointe et de la sonnerie est comme représenté sur la figure 2. Il y a présentement deux approches classiques pour fournir les deux services POTS et DSL sur la même paire pointe/sonnerie. Une approche consiste à utiliser un transformateur et un séparateur. Le séparateur est constitué par deux condensateurs sur la connexion d'interface DSL et par un filtre passe-bas (FPB) pour la connexion POTS, comme représenté sur la figure 3. Les deux condensateurs jouent le rôle de filtre passe-haut et ils isolent l'impédance de ligne DSL vis-à-vis de la ligne POTS de bande vocale. Les condensateurs isolent également la tension continue ou DC pour la ligne POTS vis-à-vis du dispositif de pilotage de ligne DSL. L'inconvénient de ce procédé est constitué par la nécessité d'un transformateur et d'un séparateur relativement coûteux et encombrants. L'autre approche consiste à utiliser des dispositifs de pilotage différentiels à l'état solide classiques afin de piloter directement à la fois les signaux POTS et le signal DSL sur la paire de fils de cuivre commune comme représenté sur la figure 4. L'impédance d'alimentation totale, soit 2Zf, est établie à l'impédance de charge DSL. Comme représenté sur la figure 2, le signal DSL nécessite une oscillation alternative ou AC d'environ 40 V crête à crête. Le service POTS nécessite une tension continue ou DC d'environ 40 V à 48 V entre la pointe et la sonnerie lorsque la ligne est dans l'état raccroché (repos) afin d'assurer la conformité vis-à-vis des exigences de l'Office Central (CO). Dans le cas d'une transmission de signal DSL et pendant un état de raccrochage de POTS, les dispositifs de pilotage ont besoin d'une tension d'alimentation continue ou DC d'environ 80 V (V + moins V - est égal à 80 V) pour piloter des signaux sur la pointe et la sonnerie, comme représenté sur la figure 2. Pour une charge DSL typique de 100 ohms et un signal de 3 V en valeurs quadratiques moyennes ou RMS, les dispositifs de pilotage ont besoin de produire environ 30 milliampères ou mA. Il s'ensuit que la consommation de puissance est d'environ 2,4 W pour une source de puissance à 80 V. Dans cette configuration, environ 50% de la puissance est gaspillée dans les dispositifs de pilotage de ligne du fait que ces dispositifs ont besoin d'être polarisés à 80 V au lieu de 40 V afin de produire la tension continue ou DC pointe/sonnerie requise. La puissance qui est dissipée par l'intermédiaire de la charge DSL et du composant d'alimentation est d'environ 0,2 W (2 x (100 ohms x 30 mA2)). Il s'ensuit que la dissipation de puissance dans les dispositifs de pilotage est d'environ 2,2 W. Pour un service de ligne téléphonique intégré normal vocal et de données, la majorité du temps, la ligne POTS est dans l'état de raccrochage tandis que la ligne DSL est active. Ceci a pour effet que le dispositif de pilotage à l'état solide classique présente un rendement en puissance très mauvais. Un objet de l'invention consiste à alléger ce problème. RÉSUMÉ DE L'INVENTION Conformément à la présente invention, on propose un appareil pour alimenter une ligne téléphonique du type pointe et sonnerie avec des signaux de bande vocale et large bande, comprenant une première paire de dispositifs de pilotage pour appliquer au moins des signaux courant continu sur les composants respectifs de ladite ligne du type pointe et sonnerie, une seconde paire de dispositifs de pilotage pour appliquer des signaux large bande sur lesdits composants de ligne du type pointe et sonnerie et des composants d'alimentation pour combiner les sorties desdits dispositifs de pilotage respectifs pour lesdits composants respectifs de ligne du type pointe et sonnerie de la ligne téléphonique. Les signaux large bande sont typiquement des signaux DSL. Des signaux de bande vocale peuvent être passés soit au travers de la première paire de dispositifs de pilotage avec les signaux DC, soit au travers de la seconde paire de dispositifs de pilotage avec les signaux large bande. Selon un mode de réalisation, les composants d'alimentation ont pour effet de faire correspondre l'impédance de sortie à l'impédance de ligne dans la bande de fréquences des signaux large bande tandis que l'impédance de sortie dans la bande vocale est mise en correspondance au moyen du retour du signal d'émission de bande vocale. Les dispositifs de pilotage sont typiquement des dispositifs de circuit intégré à l'état solide. L'invention propose également un procédé permettant d'améliorer le rendement en puissance au niveau de la conception d'un service vocal et large bande intégré sur un téléphone du type pointe et sonnerie, comprenant l'application d'au moins des signaux courant continu par l'intermédiaire d'une première paire de dispositifs de pilotage sur lesdits composants respectifs de ligne du type pointe et sonnerie, l'application de signaux large bande sur une seconde paire de dispositifs de pilotage pour lesdits composants de ligne du type pointe et sonnerie et la combinaison des sorties desdits dispositifs de pilotage respectifs avec des composants d'alimentation pour lesdits composants respectifs du type pointe et sonnerie de la ligne téléphonique. BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS L'invention sera maintenant décrite de manière davantage détaillée à titre d'exemple seulement par report aux dessins annexés parmi lesquels: la figure 1 est un schéma fonctionnel d'un circuit de connexion conformément aux principes de l'invention; la figure 2 représente la tension pointe/sonnerie dans un état de raccrochage de POTS avec une transmission DSL; la figure 3 représente un dispositif de pilotage DSL couplé par transformateur et condensateur; et la figure 4 représente un pilotage direct pour une transmission POTS et DSL. DESCRIPTION DÉTAILLÉE DES MODES DE RÉALISATION PRÉFÉRÉS Sur la figure 1 qui représente un circuit conformément aux principes de l'invention, des signaux d'entrée 105, 110 sont appliqués sur des amplificateurs différentiels respectifs 104, 109. Le signal 105 peut inclure des signaux courant continu ou DC seulement ou il peut inclure également une bande vocale mais pas de signaux large bande. Le signal 110 inclut des signaux large bande, typiquement des signaux DSL et optionnellement des signaux de bande vocale s'ils ne sont pas inclus dans le signal 105. Les sorties non inverseuses des amplificateurs différentiels 104, 109 sont appliquées respectivement sur les entrées de deux dispositifs de pilotage 103 et 108, qui sont connectés par l'intermédiaire d'un réseau d'alimentation 102, 106, 107 à un composant de pointe 101 de la ligne téléphonique. Les sorties inverseuses des amplificateurs différentiels 104, 109 sont respectivement appliquées sur les entrées de dispositifs de pilotage 116, 112 qui sont connectés par l'intermédiaire d'un réseau d'alimentation 111, 115, 113 à un composant de sonnerie 114 de la ligne téléphonique. Les dispositifs de pilotage 103 et 116 présentent une bande passante ou largeur de bande de travail qui va du courant continu à un minimum de 4 kHz. Il y a au moins deux façons d'utiliser les dispositifs de pilotage 103 et 116. Les dispositifs de pilotage 103 et 116 peuvent fonctionner d'une façon similaire à des dispositifs de pilotage classiques de SLIC (circuit d'interface monoligne) seulement pour des POTS. Le dispositif de pilotage 103 et le dispositif de pilotage 116 sont utilisés pour fournir la tension de ligne DC pointe/sonnerie et le courant de boucle, pour transmettre les signaux vocaux, de sonnerie ainsi que d'autres signaux de bande vocale sur la pointe 101 et la sonnerie 114 par l'intermédiaire d'impédances d'alimentation 102 et 115 à la fois dans l'état de raccrochage et dans l'état de décrochage. Les tensions DC sur la pointe et la sonnerie peuvent varier entre environ 0 V et environ -60 V comme défini selon l'exigence d'application CO spécifique. En fonction de si une sonnerie en équilibre ou en déséquilibre est supportée ou non, l'alimentation DC sur les dispositifs de pilotage 103 et 116 peut varier entre environ 50 V et 200 V. De quelconques tensions DC en provenance des dispositifs de pilotage de données 108 et 112 sont bloquées par des condensateurs 106 et 113 vis-à-vis de toute interférence avec les tensions DC sur la pointe 101 et la sonnerie 114 et vice-versa. Les dispositifs de pilotage 103 et 116 peuvent également fournir les tensions de signalisation de ligne DC de POTS classiques et un courant de boucle sans la transmission d'un quelconque signal AC de bande vocale. En fonction de l'architecture système globale du SLIC, les dispositifs de pilotage 103 et 116 peuvent seulement fournir les signaux DC ou les signaux de bande vocale DC et AC simultanément. DISPOSITIFS DE PILOTAGE DE SIGNAL AC Les dispositifs de pilotage différentiels 108 et 112 sont utilisés pour transmettre un signal AC sur la pointe 101 et la sonnerie 114. Le signal AC peut être un signal de bande de données du type DSL seulement ou un signal de bande de données du type DSL et le signal de bande vocale POTS simultanément. En fonction de l'architecture système globale du SLIC, le type du signal AC peut être un type de signal DSL seulement ou un type de signal DSL plus bande vocale. Les dispositifs de pilotage différentiels 108 et 112 transmettent ou émettent le signal AC sur la pointe 101 et la sonnerie 114 par l'intermédiaire d'impédances d'alimentation 107 et 111 et de condensateurs 106 et 113. Du fait que les condensateurs 106 et 113 bloquent de quelconques tensions continues en provenance de la pointe 101 et de la sonnerie 114 vis-à-vis de dispositifs de pilotage de signal AC 108 et 112, la sortie des dispositifs de pilotage 108 et 112 peut être polarisée à n'importe quel niveau de tension continue ou DC comme il est commode pour la conception des dispositifs de pilotage. Les dispositifs de pilotage de signal AC 108 et 112 doivent seulement satisfaire l'exigence d'amplitude de signal AC maximum. L'amplitude maximum est au voisinage de 40 V crête à crête pour le signal du type DSL et est beaucoup plus faible pour le signal de bande vocale POTS. Si l'on suppose que l'impédance de sortie au niveau de la pointe 101 et de la sonnerie 114 est égale à l'impédance de charge DSL au niveau de la bande de fréquences de signal DSL, l'oscillation maximum du dispositif de pilotage 108 ou 112 est égale à celle du signal de bande de données maximum. Du fait que le signal de bande vocale présente une amplitude maximum de beaucoup moindre, la tension d'alimentation sur les dispositifs de pilotage 108 et 112 est par conséquent égale à l'oscillation de signal de bande de données maximum plus la valeur inhérente au dispositif de pilotage. Pour le signal du type DSL, I'oscillation de signal maximum est d'environ 40 V crête à crête. Par conséquent, la tension d'alimentation qui est nécessaire pour les dispositifs de pilotage 108 et 112 est au voisinage de 45 V à 50 V. Cette tension d'alimentation est totalement indépendante de l'exigence de tension continue de POTS. L'impédance de ligne peut être établie soit au moyen des composants d'alimentation passifs 102, 106, 107, 111, 113 et 115 seuls, soit au moyen des composants d'alimentation passifs en association avec un retour de signal d'émission depuis la pointe 101 et la sonnerie 114 par l'intermédiaire d'une fonction de transfert temps réel en retour sur la pointe 101 et la sonnerie 114 à nouveau. La valeur d'impédance de ligne varie en fonction de la bande de fréquences de signal. Dans la bande vocale (de 300 à 4000 Hz), l'impédance de ligne satisfait l'exigence d'impédance de ligne de POTS. La valeur réelle dépend de l'application CO et elle s'inscrit dans la plage qui va de 600 ohms à 1000 ohms, soit en valeurs réelles, soit en valeurs complexes. Pour une transmission DSL, I'impédance de ligne est au voisinage de 100 ohms dans la largeur de bande ou bande passante d'émission ou de transmission. L'exigence pour l'impédance de ligne pour le POTS est beaucoup plus contraignante que celle pour les lignes du type DSL. Une façon préférée de satisfaire à la fois l'exigence d'impédance de ligne POTS et l'exigence d'impédance de ligne DSL consiste à établir les composants d'alimentation passifs 102, 106, 107, 111, 113 et 115 vis-àvis de l'impédance de ligne DSL dans la bande de fréquences DSL et à utiliser un retour de signal d'émission de bande vocale avec les composants d'alimentation passifs afin d'assurer l'impédance de ligne POTS à l'intérieur de la bande de fréquences vocales. La consommation de puissance totale du dispositif de pilotage pointe/sonnerie SLIC universel est la somme de la consommation de puissance des dispositifs de pilotage 103 et 116 et des dispositifs de pilotage 108 et 112. La consommation de puissance de chaque jeu de dispositifs de pilotage est indépendante du fonctionnement mutuel. L'amélioration la plus importante au niveau de la consommation de puissance par comparaison avec un unique dispositif de pilotage pointe/sonnerie différentiel est lorsqu'une ligne DSL est en train de fonctionner pendant l'état de raccrochage du service POTS. Dans l'état de raccrochage du service POTS, il n'y a pas de courant continu ou DC au travers de la boucle pointe/sonnerie. La consommation de puissance des dispositifs de pilotage 103 et 116 est seulement nécessaire pour instaurer la polarisation courant continu de la pointe 101 et de la sonnerie 114. Cette consommation de puissance est totalement indépendante du fonctionnement des dispositifs de pilotage de signal AC 108 et 112 du fait qu'il n'y a pas de courant continu ou DC qui circule au travers de la charge DSL et que les dispositifs de pilotage sont tous couplés AC. Pour une conception de dispositif de pilotage hautement efficiente, les dispositifs de pilotage 103 et 116 peuvent présenter une consommation aussi faible que 0,1 W. La consommation de puissance pour les dispositifs de pilotage de signal AC 108 et 112 est égale à la somme des courants au travers de la charge DSL et des composants d'alimentation des dispositifs de pilotage POTS 102 et 115 multipliée par la tension d'alimentation des dispositifs de pilotage. Pour un fonctionnement DSL typique, le courant total est d'environ 30 mA et la tension d'alimentation de dispositif de pilotage est d'environ 40 V. Par conséquent, la consommation de puissance pour le fonctionnement de ligne DSL est d'environ 1,2 W. En association avec la consommation de 0,1 W pour les dispositifs de pilotage DC, la consommation de puissance totale est d'environ 1,3 W. Ceci économise 1,1 W par comparaison aux 2,4 W consommés par une unique paire de dispositifs de pilotage pointe/sonnerie différentiels comme représenté précédemment. Moyennant une adaptation de l'impédance d'alimentation vis-à- vis de celle de la charge DSL à environ 100 ohms, la puissance qui est dissipée dans la charge DSL et dans l'impédance d'alimentation est d'environ 0,18 W (200 W x 30 mA2). La dissipation de puissance dans les dispositifs de pilotage est d'environ 1,12 W (1,3 W - 0,18 W) par comparaison avec les 2,22 W (2,4 W - 0,18 W) pour une conception à dispositifs de pilotage AC et DC classiques comme représenté précédemment. Lorsque la ligne DSL est au repos, la consommation de puissance des dispositifs de pilotage de bande de données 108 et 112 est d'environ 0,1 W. Dans des états de sonnerie de POTS ou de décrochage, la consommation de puissance des dispositifs de pilotage 103 et 116 est celle de conceptions typiques de dispositifs de pilotage de POTS plus le produit du courant au travers des composants d'alimentation des dispositifs de pilotage AC 106, 107, 1 1 1 et 113 et de la tension d'alimentation du dispositif de pilotage POTS, dans le cas o un signal de bande vocale est transmis par l'intermédiaire des dispositifs de pilotage 101 et 106. Dans le cas o le signal de bande vocale est transmis par l'intermédiaire des dispositifs de pilotage AC 108 et 112, la consommation de puissance globale est inférieure à celle dans le cas de l'utilisation des dispositifs de pilotage 103 et 116 du fait que la tension d'alimentation pour les dispositifs de pilotage AC 108 et 112 est inférieure à celle pour les dispositifs de pilotage 103 et 116. L'appareil décrit évite l'utilisation d'un transformateur et d'un séparateur dans un système nécessitant la transmission à la fois de signaux vocaux et de données sur le même support de communication tout en améliorant le rendement de puissance du service vocal et DSL intégré. REVENDICATIONS 1. Appareil pour alimenter une ligne téléphonique du type pointe et sonnerie avec des signaux de bande vocale et large bande, caractérisé en ce qu'il comprend une première paire de dispositifs de pilotage (103, 116) pour appliquer au moins des signaux courant continu sur les composants respectifs de ladite ligne du type pointe et sonnerie, une seconde paire de dispositifs de pilotage (108, 112) pour appliquer des signaux large bande sur lesdits composants de ligne du type pointe et sonnerie et des composants d'alimentation pour combiner les sorties desdits dispositifs de pilotage respectifs pour lesdits composants respectifs de ligne du type pointe et sonnerie de la ligne téléphonique. 2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits composants d'alimentation sont des composants d'impédance passifs (102, 106, 107, 111, 113, 115). 3. Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdits composants d'alimentation incluent des condensateurs afin d'isoler ladite seconde paire de dispositifs de pilotage (108, 112) vis-à- vis de signaux courant continu. 4. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que les dispositifs de pilotage de ladite seconde paire de dispositifs (108, 112) sont des dispositifs de pilotage différentiels. 5. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une paire d'amplificateurs différentiels (104, 109) qui reçoivent respectivement un premier signal comprenant au moins lesdits signaux courant continu et un second signal qui comprend ledit signal large bande, une première paire de sorties desdits amplificateurs différentiels alimentant respectivement les dispositifs de pilotage connectés au composant de pointe de la ligne téléphonique et une seconde paire de sorties desdits amplificateurs différentiels alimentant respectivement les dispositifs de pilotage connectés au composant de sonnerie de la ligne téléphonique. 6. Appareil selon la revendication 5, caractérisé en ce que les sorties non inverseuses desdits amplificateurs différentiels (104, 109) alimentent les dispositifs de pilotage qui sont connectés au composant de pointe de la ligne téléphonique et les sorties inverseuses desdits amplificateurs différentiels alimentent les dispositifs de pilotage qui sont connectés au composant de sonnerie de la ligne téléphonique. 7. Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdits composants d'alimentation sont établis à l'impédance de ligne dans la bande de fréquences de signal large bande, et un retour de bande vocale du signal d'émission est utilisé pour constituer une impédance de sortie qui réalise une adaptation vis-à-vis de l'impédance de ligne dans la bande vocale. 8. Appareil selon la revendication 7, caractérisé en ce que ledit signal large bande est un signal DSL. 9. Procédé d'amélioration du rendement en puissance au niveau de la conception d'un service vocal et large bande intégré sur un téléphone du type pointe et sonnerie, caractérisé en ce qu'il comprend l'application d'au moins des signaux courant continu par l'intermédiaire d'une première paire de dispositifs de pilotage (103, 116) sur lesdits composants respectifs de ligne du type pointe et sonnerie, I'application de signaux large bande sur une seconde paire de dispositifs de pilotage (108, 112) pour lesdits composants de ligne du type pointe et sonnerie et la combinaison des sorties desdits dispositifs de pilotage respectifs avec des composants d'alimentation pour lesdits composants respectifs du type pointe et sonnerie de la ligne téléphonique. 10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que lesdits composants d'alimentation sont des composants d'impédance passifs (102, 106, 107, 111, 113, 115). 11. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que lesdits composants d'alimentation incluent des condensateurs afin d'isoler ladite seconde paire de dispositifs de pilotage (108, 112) vis-à- vis de signaux courant continu. 12. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que les dispositifs de pilotage de ladite seconde paire de dispositifs (108, 112) sont des dispositifs de pilotage différentiels. 13. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un premier signal comprenant au moins lesdits signaux courant continu et un second signal qui comprend ledit signal large bande, lesquels signaux sont passés respectivement au travers d'une paire d'amplificateurs différentiels (104, 109), et les sorties d'une première paire de sorties desdits amplificateurs différentiels sont appliquées sur les dispositifs de pilotage qui sont connectés au composant de pointe de ligne téléphonique et les sorties d'une seconde paire de sorties desdits amplificateurs différentiels sont appliquées respectivement sur les dispositifs de pilotage qui sont connectés au composant de sonnerie de la ligne téléphonique. 14. Procédé selon la revendication 13, caractérisé en ce que les sorties non inverseuses desdits amplificateurs différentiels (104, 109) alimentent les dispositifs de pilotage qui sont connectés au composant de pointe de ligne téléphonique et les sorties inverseuses desdits amplificateurs différentiels alimentent les dispositifs de pilotage qui sont connectés au composant de sonnerie de la ligne téléphonique. 15. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que lesdits composants d'alimentation sont établis à l'impédance de ligne dans la bande de fréquences de signal large bande et le signal d'émission dans la bande vocale est appliqué afin d'assurer une impédance de sortie qui réalise une adaptation vis-à-vis de l'impédance de ligne dans la bande vocale. 16. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que les signaux de bande vocale et courant continu sont tous deux appliqués par l'intermédiaire de ladite première paire de dispositifs de pilotage (103, 116). 17. Procédé selon la revendication 16, caractérisé en ce que seulement des signaux courant continu sont appliqués par l'intermédiaire de ladite première paire de dispositifs de pilotage (103, 116) et à la fois des signaux de bande vocale et large bande sont appliqués par l'intermédiaire de ladite seconde paire de dispositifs de pilotage (108, 112). 18. Procédé selon la revendication 17, caractérisé en ce que lesdits signaux large bande sont des signaux DSL.