Brevet FR2829639A1 — publié le 20030314

L'invention concerne le transport de signaux de télécommunications sur des lignes physiques telles que des lignes téléphoniques. Parmi les acteurs des télécommunications, on retrouve fréquemment une situation l'un fournit et entretient un réseau de télécommunications, et l'autre utilise ce réseau, par exemple au profit de clients finaux. Il est souhaitable, pour celui qui fournit le réseau ( opérateur historique dans une situation commerciale classique), de s'assurer que celui qui l'utilise ( ( ( opérateur entrant dans cette même situation) respecte bien des conventions d'utilisation définies à l'avance. Notamment, il est souhaitable de pouvoir contrôler que l'utilisateur ne surcharge pas le réseau par un flux d'informations supérieur à une limite fixée, en pratique d'avoir un moyen de mesure du traffic qui transite sur une paire téléphonique. Cependant ce contrôle doit pouvoir être effectué sans intrusion, c'est-à-dire sans perturber le fonctionnement normal des systèmes de transmission. Cela exclut donc d'utiliser des sondes différentielles. En effet même si elles sont en haute impédance, le branchement de ces sondes qui ne peut pas être simultané sur les deux paires en même temps risque de provoquer des micro-coupures qui pourraient être considérées comme inacceptables de la part de l'opérateur qui utilise le réseau. L'invention propose de résoudre ce problème grâce à un procédé de détermination du respect ou non d'une convention de transmission sur une ligne électriquement conductrice de transmission, dans lequel procédé : a) on capte sur la ligne de transmission un signal à l'aide d'un capteur sans contact avec la ligne, b) on élabore un spectre de puissance de ce signal capté, c) on effectue une reconnaissance des formes sur ce spectre de puissance élaboré, pour cela : c1) on calcule une distance entre ce spectre élaboré et un spectre de référence correspondant à la convention de transmission, c2) on compare cette distance à un seuil prédéfini. On propose également selon l'invention un dispositif électronique pour la détermination du respect ou non d'au moins une convention de transmission sur une ligne électriquement conductrice de transmission, ce dispositif comprenant un capteur pour capter un signal sur la ligne de transmission sans contact avec la ligne, un analyseur de spectre apte à délivrer un spectre de puissance à partir du signal capté, et des moyens de calcul aptes à fournir une distance entre ce spectre et un spectre de référence. D'autres caractéristiques, buts et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre, faite en référence aux figures annexées sur lesquelles : - la figure 1 et la figure 2 représentent des configurations de contrôle de traffic sur une paire téléphonique, respectivement par mesure sur un fil et par mesure sur deux fils, à chaque fois selon l'invention ; - la figure 3 représente une densité spectrale de puissance mesurée pour un signal remontant ADSL côté ATU-R, avec une sonde de courant et avec une sonde différentielle ; - la figure 4 représente une correction à ajouter en fonction de la fréquence lors d'un calcul de densité spectrale de puissance dans le cadre de l'invention, pour un câble de 4/10 mm de section ; - les figures 5a à 5d représentent des densités spectrales de puissance mesurées pour quatre systèmes de transmission, ainsi que des masques utilisés pour chacun de ces systèmes, dans le cadre l'invention ; - les figures 6a à 6d représentent chacune une comparaison entre un masque d'un système respectif parmi ADSL C, ADSL R, HDSL, SDSL, et un spectre mesuré du système ADSL C ; - les figures 7a à 7d représentent chacune une comparaison entre un masque d'un système respectif parmi ADSL C, ADSL R, HDSL, SDSL, et un spectre mesuré du système ADSL R ; - les figures 8a à 8d représentent chacune une comparaison entre un masque d'un système respectif parmi ADSL C, ADSL R, HDSL, SDSL, et un spectre mesuré du système HDSL ; - les figures 9a à 9d représentent chacune une comparaison entre un masque d'un système respectif parmi ADSL C, ADSL R, HDSL, SDSL, et un spectre mesuré du système SDSL ; L'exemple de mise en oeuvre de l'invention qui va être décrit maintenant consiste en un procédé à deux étapes successives. La première consiste à mesurer la densité spectrale de puissance à l'aide d'une sonde de courant d'un analyseur de spectre du commerce. L'avantage essentiel est d'effectuer une mesure sans toucher directement aux fils de la paire téléphonique et donc sans perturber le fonctionnement du système de transmission de l'opérateur entrant. On notera, au vu de la figure 3, que les mesures avec sonde de courant et avec sonde différentielle donnent des résultats similaires. La seconde étape consiste à calculer une distance entre le spectre mesuré et les spectres des systèmes de transmission autorisés dans une liste. Il s'agit alors de définir un seuil de décision associé à un risque de prendre une mauvaise décision. A la figure 1, on représenté une paire téléphonique 100 constituée de deux fils 110 et 120, reliant deux modems, c'est à dire un modem émetteur 200 et un modem récepteur 300 La mesure de la densité spectrale de puissance est effectuée (figure 1) en utilisant une sonde de courant 400 et un analyseur de spectre 500. Pour que la mesure soit correcte il faut que la sonde de courant 400 soit adaptée en impédance à l'analyseur de spectre 500. La mesure peut se faire soit sur un seul des fils 110 et 120 de la paire (figure 1) soit en utilisant les deux fils de la paire (figure 2). Dans ce dernier cas le courant mesuré est le double du courant mesuré précédemment. L'avantage peut n'être pas considéré comme suffisant au regard de la plus grande complexité de mise en oeuvre puisqu'il s'agit de mesures en espion . La mesure est ici effectuée sur une paire téléphonique de bonne qualité. Cela signifie que la résistance d'isolement des fils par rapport à la terre est suffisante pour que l'on considère que, parmi les courants circulant sur un fil 110 ou 120 de la paire 100, un courant de mode commun Ic est négligeable devant un courant de mode différentiel Id. Soit Zc l'impédance du modem et l'impédance caractéristique de la paire téléphonique. On veut mesurer une tension qui est U=ld*Zc (f). Soit une sonde 400 dont la tension de sortie est de 1 volt quand le courant dans la boucle est de 1 Ampère. La tension mesurée à la sortie de la sonde 400 sera donc V (volts) =/d (ampères). La densité spectrale de puissance sur la paire téléphonique est : PSD (f) =10 (/Zc (f)) =10o (V2/50) + ! 0og,. (50*Zc (f)) [1] Le deuxième terme est la valeur en dB qu'il faut ajouter à la mesure de densité spectrale de puissance affichée par l'analyseur de spectre 500. Cette correction a été calculée pour un câble de 4/10 mm (figure 4). La valeur affichée par l'analyseur de spectre 500 est de 40 dB environ en dessous de la valeur réelle. Cela signifie que l'on ne peut faire des mesures très précises si le niveau est faible. Cela ne pose pas de problème si l'on considère que l'on cherche à détecter des niveaux anormalement élevés. Généralement l'opérateur historique ne peut pas effectuer une mesure à proximité du modem émetteur 200. Si la mesure est effectuée à l'extrémité d'un des deux câbles 120, remplissant la fonction de câble de renvoi, il suffit de faire une correction pour tenir compte de l'affaiblissement des signaux dans ce câble de renvoi 120. Si Aff (f) est l'affaiblissement en dB du câble de renvoi, alors la densité spectrale de mesure émise par le modem 200 est : -"-eme/Mf/ Pour calculer l'écart entre le spectre mesuré et les spectres autorisés, on utilise ici une série de masques. Les figures 5a à 5d montrent les densités spectrales de puissance (DSP) mesurées d'un certain nombre de ces systèmes, ainsi que les masques correspondants. Les masques correspondants aux DSP des différents systèmes de transmission sont donnés en dBm/Hz. Afin de ne pas surcharger les figures et les tableaux à venir, nous prendrons comme exemples quatre systèmes de transmission qui seront notés : ADSL C pour la voie descendante de ADSL, ADSL R pour la voie remontante, HDSL et SDSL. La figure 5a représente le masque 600 utilisé pour le système ADSL C, la figure 5b représente le masque 700 utilisé pour le système ADSL R, la figure 5c représente le masque 800 utilisé pour le système HDSL, la figure 5d représente le masque 900 utilisé pour le système SDSL. Ces masques supposent un bruit de 0 dBm/Hz sur la ligne. Nous pouvons remarquer que la DSP mesurée 650 de ADSL descendant présente de l'énergie dans la bande des 100 kHz qui semble correspondre à un signal remontant. La ligne sur laquelle la mesure a été réalisée était sans doute trop courte. Ceci est un bon exemple de conditions de mesures non idéales. Pour chacun des signaux, nous mesurons la distance séparant le signal mesuré des quatre masques, ADSL C, ADSL R, HDSL et SDSL, signal mesuré référencé respectivement 650,750, 850, et 950. Plusieurs distances peuvent être utilisées comme la valeur absolue ou l'erreur quadratique. Un exemple de réalisation est l'utilisation d'une mesure dissymétrique, basée sur la relation : 1 max erreur = (masque (f)-DSP (f))" 1 =/moll où les f sont les fréquences déterminées lors du calcul de la DSP et où n vaut 2 pour les points de la DSP situés sous le masque considéré (également appelé gabarit) et 3 pour des points situés au-dessus du masque (gabarit). Cela a pour effet de pénaliser les points situés au-dessus du gabarit plus que les points situés au-dessous. L'effet serait encore amplifié si on utilisait des exposants 2 et 4 par exemple. On pose ici trois contraintes pour le calcul de cette erreur : - on limite la comparaison entre des fréquences choisies fmin et fmax pour éviter des problèmes des basses fréquences d'un côté et pour éviter les hautes fréquences qui ne sont jamais remplies, de l'autre côté. Nous avons choisi fmin=28 kHz et fmax=1.2 MHz mais ce ne sont pas des grandeurs critiques quant aux résultats. - il est légitime de limiter les masques au bruit mesuré sur la ligne, de façon à ce que l'erreur soit nulle dans les plages de fréquence où la DSP est égale à ce bruit. Quels que soient les systèmes de transmission, ce bruit est autour de-87dBm/Hz (ADSL C :-86. 4dBm/Hz, ADSL R :-86. 9dBm/Hz, HDSL :-86. 8dBm/Hz, SDSL : -86. 9dBm/Hz), Ce niveau de bruit correspond à la quantification minimale du calibre utilisé par l'appareil de mesure et peut être obtenu automatiquement. Calculer la distance entre DSP et gabarit revient à calculer la surface située entre les deux courbes. Dans une réalisation, nous pouvons choisir de prendre une échelle linéaire en fréquence mais nous aurions pu, dans une autre réalisation, prendre une échelle logarithmique, nous amenant à la surface qu'il y a sur les figures présentées ici (dBm-log f). Les résultats sont différents, bien entendu, mais amènent aux même conclusions. Les graphes représentant les DSP, les masques et les erreurs entre les deux sont représentés sur les figures 6 à 9. Les figures 6a à 6d reproduisent respectivement les masques ADSL C, ADSL R, HDSL, et SDSL. Elles représentent en outre chacune la densité spectrale mesurée pour une transmission selon le système ADSL C. Enfin elles montrent l'erreur mesurée entre la densité spectrale mesurée ADSL C et chacun de ces masques. Les figures 7a à 7d reproduisent respectivement les masques ADSL C, ADSL R, HDSL, et SDSL. Elles représentent en outre chacune la densité spectrale mesurée pour une transmission selon le système ADSL R. Enfin elles montrent l'erreur mesurée entre la densité spectrale mesurée ADSL R et chacun de ces masques. Les figures 8a à 8d reproduisent respectivement les masques ADSL C, ADSL R, HDSL, et SDSL. Elles représentent en outre chacune la densité spectrale mesurée pour une transmission selon le système HDSL. Enfin elles montrent l'erreur mesurée entre la densité spectrale mesurée HDSL et chacun de ces masques. Les figures 9a à 9d reproduisent respectivement les masques ADSL C, ADSL R, HDSL, et SDSL. Elles représentent en outre chacune la densité spectrale mesurée pour une transmission selon le système SDSL. Enfin elles montrent l'erreur mesurée entre la densité spectrale mesurée SDSL et chacun de ces masques. Les erreurs sont à chaque fois calculées dans une fenêtre où le masque est différent de 0. L'erreur divisée par 100 est tracée en haut de chaque figure. Le tableau 1 ci-après donne les valeurs numériques des erreurs réalisées. Les lignes correspondent aux signaux présentés et les colonnes aux erreurs commises selon les différents masques. Système de Masques transmission ADSL C ADSL R HDSL SDSL ADSL C 0. 5 37. 7 9. 0 41. 8 ADSL R 5. 2 0, 085 9. 7 0. 5 HDSL 4. 3 5. 8 0. 15 14. 4 SDSL 5. 9 0. 2 0. 8 0. 01 Tab. 1 : Erreurs commises en comparant un système de transmission (les lignes) avec les différents masques (les colonnes). Si nous normalisons chaque ligne du tableau 1 par le minimum de cette ligne, de façon à ce que ce minimum sur cette ligne devienne égal à 1, nous obtenons le tableau 2 : Système de Masques transmission ADSL C ADSL R HDSL SDSL ADSL C 1 77. 6 18. 5 86. 0 ADSL R 60. 2 1 113. 4 6 HDSL 29. 0 39. 5 1 97. 3 SDSL 479. 7 13. 1 66. 5 1 Tab. 2 : Erreurs, normalisées, commises en comparant un système de transmission (les lignes) avec les différents masques (les colonnes). Le calcul de la distance entre spectre et gabarit permet donc bien de déterminer si un signal donné appartient à un des gabarits autorisés. On notera qu'il est possible d'adapter chaque masque au maximum du signal de façon à tenir compte de la puissance émise (qui dépend du bruit existant sur la ligne). Dans le cas de l'ADSL, il est possible de tenir compte des deux signaux, descendant et remontant, en cherchant simultanément les deux masques qui passent au mieux par les données. Il est possible de raffiner encore la fonction d'erreur, comme indiqué plus haut. Ces réalisations, que l'homme de l'art sait facilement mettre en oeuvre, permettent d'augmenter le pouvoir discriminateur de la méthode. En outre, le procédé selon l'invention peut facilement être mis en oeuvre de manière automatique dans un appareil de mesure, par exemple dans un appareil portable. Selon une variante avantageuse de l'invention, le procédé comporte en outre l'étape intermédiaire consistant à détecter lequel de deux spectres de référence, parmi un spectre de référence montant et un spectre de référence descendant, est le plus proche du spectre élaboré, de manière à ne calculer une distance qu'avec celui des deux spectres de référence qui est le plus proche du spectre élaboré. REVENDICATIONS 1. Procédé de détermination du respect ou non d'une convention de transmission sur une ligne électriquement conductrice de transmission (100, 110,120), dans lequel procédé : a) on capte sur la ligne de transmission (100,110, 120) un signal à l'aide d'un capteur (400) sans contact avec la ligne, b) on élabore (500) un spectre de puissance (650,750, 850,950) de ce signal capté, c) on effectue une reconnaissance des formes sur ce spectre de puissance élaboré (650,750, 850,950), pour cela : c1) on calcule une distance entre ce spectre élaboré (650,750, 850,950) et un spectre de référence (600,700, 800,900) correspondant à la convention de transmission, c2) on compare cette distance à un seuil prédéfini. 2. Procédé de détermination du respect ou non, sur une ligne électriquement conductrice de transmission, d'une quelconque convention de transmission parmi une série de conventions de transmission prédéfinies, dans lequel procédé on applique le procédé de la revendication 1, en calculant plusieurs distances entre à chaque fois le spectre élaboré (650,750, 850,950) et un spectre de référence différent (600,700, 800,900) correspondant à une convention différente de la série de conventions. 3. Procédé selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que l'on utilise, comme capteur sans contact (400), une sonde de courant. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'à l'étape c) on calcule la distance en sommant, pour différentes fréquences, un différence élevée à un exposant n entre puissance du spectre élaboré (650,750, 850,950) et puissance du spectre de référence (600,700, 800,900). 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que la l'exposant n est choisi de valeur différente selon les points du spectre élaboré (650,750, 850,950), selon que la puissance en un tel point du spectre élaboré est supérieure ou inférieure à la puissance sur le spectre de référence (600,700, 800,900). 6. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'exposant n qui est appliqué lorsque la puissance sur le spectre élaboré (650,750, 850,950) est supérieure à la puissance de référence (600,700, 800,900) est supérieur au coefficient n qui est appliqué lorsque la puissance sur le spectre élaboré (650,750, 850,950) est inférieure à la puissance de référence (600, 700, 800,900). 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte en outre l'étape intermédiaire consistant à détecter lequel de deux spectres de référence (600,700, 800,900), parmi un spectre de référence montant et un spectre de référence descendant, est le plus proche du spectre élaboré (650,750, 850,950), de manière à ne calculer une distance qu'avec celui des deux spectres de référence (600,700, 800,900) qui est le plus proche du spectre élaboré. 8. Dispositif électronique pour la détermination du respect ou non d'au moins une convention de transmission sur une ligne électriquement conductrice de transmission (100,110, 120), ce dispositif comprenant un capteur (400) pour capter un signal sur la ligne de transmission sans contact avec la ligne, un analyseur de spectre (500) apte à délivrer un spectre de puissance (650,750, 850,950) à partir du signal capté, et des moyens de calcul aptes à fournir une distance entre ce spectre (650,750, 850,950) et un spectre de référence (600,700, 800,900). 9. Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'il présente des moyens aptes à comparer automatiquement la ou les distance (s) calculée (s) à un ou des seuils prédéfinis.