Brevet FR2913165A1 — publié le 20080829

Dispositif de réinjection de signaux à basses fréquences entre un modem d'un usager et une installation téléphonique de l'usager La présente invention concerne un dispositif de réinjection de signaux à basses fréquences entre un modem d'un usager et une installation téléphonique privée de l'usager. L'invention se situe dans le cadre d'une boucle locale filaire ne supportant pas de service téléphonique commuté à signaux basses fréquences Cette boucle locale est désignée par les termes ligne de télécommunications. Cette ligne de télécommunications est connectée à l'internet via un réseau de télécommunications. Ainsi, cette ligne de télécommunications ne transporte que des signaux à hautes fréquences du type DSL ("Digital Subscriber fine" en anglais) entre le modem et le réseau de télécommunications. Le modem reçoit et transmet des paquets via les signaux à hautes fréquences. Outre des paquets de données destinés à un ordinateur personnel de l'usager, des paquets sont relatifs notamment à la voix sur IP (VoIP: "Voice over Internet Protocol" en anglais) et correspondent à de la signalisation et à de la voix d'appels entrants et sortants entre un terminal téléphonique de l'installation téléphonique privée de l'usager et un terminal d'un usager distant. Les paquets reçus par le modem sont décompressés et convertis en des signaux à basses fréquences analogiques transmis vers le terminal de l'usager. A l'inverse, des signaux à basses fréquences analogiques issus du terminal de l'usager sont numérisés et compressés en des paquets par le modem et transmis par la ligne de télécommunications et le réseau de télécommunications à destination du terminal de l'usager distant. Comme montré à la figure 1, le modem offre à l'usager un port PDSL pour les signaux à hautes fréquences supportant des paquets, un port PFXS (FXS: "Foreign eXchange Subscriber" en anglais) pour les signaux à basses fréquences permettant d'accéder au service de la voix sur IP et un port à bus série universel USB ("Universal Serial Bus" en anglais) pour une connexion à l'ordinateur personnel PC . Le port PDSL est relié directement à une prise téléphonique murale en T femelle PT a de manière à recevoir et transmettre les signaux à hautes fréquences à travers la ligne de télécommunications LT. Le port PFXS est relié à la prise téléphonique murale PTa par l'intermédiaire d'un filtre passe-bas FBa de manière à échanger les signaux à basses fréquences de signalisation téléphonique et de voix avec des terminaux téléphoniques TT de l'installation téléphonique privée ITP. Chaque terminal téléphonique TT dans l'installation téléphonique privée est connecté à travers un filtre passe-bas FB à une prise téléphonique murale PT reliée à la ligne de télécommunications LT. Les filtres passe-bas servent à empêcher les signaux à hautes fréquences de dégrader la qualité de service au niveau des terminaux téléphoniques. En pratique, les ports PDSL et PFXS sont reliés au filtre passe-bas FBa et à la prise téléphonique PTa à travers un câble de réinjection à deux paires de fils téléphoniques CRa. Un tel branchement du modem permet à l'usager de recevoir de la voix sur IP par n'importe quel terminal TT de son installation. Toutefois, ce branchement du modem présente des inconvénients majeurs en matière de sécurité électrique de l'usager. En branchant le câble de réinjection CRa sur la prise téléphonique murale PTa d'une part, et sur les ports PDSL et PFXS du modem MD d'autre part, le port PFXS pour signaux à basses fréquences est raccordé non seulement à toute l'installation téléphonique privée de l'usager, mais aussi au réseau de télécommunications. Or le réseau de télécommunications, comme tous les réseaux filaires métalliques, est sujet à des perturbations électriques et/ou électromagnétiques transportées par les conducteurs de la ligne de télécommunications LT pouvant provenir d'un défaut dans le réseau électrique ou de surtensions induites par l'activité orageuse. Le port PDSL pour signaux à hautes fréquences, qui est raccordé au réseau de télécommunications, est conçu pour supporter ces perturbations électriques et/ou électromagnétiques tout en garantissant une relative sécurité électrique des usagers et des équipements électroniques tels qu'un l'ordinateur personnel PC connecté au modem MD. Le port PDSL est du type TRT-3 pour Circuits de Réseau de Télécommunications pouvant supporter des surtensions jusqu'à une valeur crête de 1500 volts environ. En revanche, le port PFXS du modem est du type TRT-2 pour Circuits de Réseau de Télécommunications et n'est pas conçu pour supporter les perturbations électriques et/ou électromagnétiques évoquées ci-dessus. Ainsi, le port PFXS ne garantit pas la sécurité électrique de l'usager et la protection des équipements électroniques connectés au modem. En particulier dans le modem, aucune isolation galvanique n'est prévue entre le port PFXS et le port USB. En cas de perturbations électriques et/ou électromagnétiques, une continuité électrique est créée entre ces deux ports. Par exemple, lorsqu'une perturbation électrique et/ou électromagnétique survient, une surtension dans le réseau de télécommunications se propage à travers le modem et dans le cordon de raccordement d'un équipement électronique, tel que l'ordinateur personnel PC, relié au port USB et tenu par la main de l'usager. Si l'usager est relié par son autre main à la terre de ses locaux par exemple à travers le boîtier métallique de l'ordinateur, une canalisation d'eau ou un tuyau de chauffage, il encourt de graves risques d'électrisation, voire d'électrocution puisque la perturbation électrique cherchera à s'écouler à la terre à travers son corps. En outre, des composants électroniques dans le modem seront endommagés ou détruits. Pour remédier à ces inconvénients, l'invention propose un dispositif pour réinjecter des signaux à basses fréquences depuis un modem dans une installation téléphonique privée d'un usager raccordée à une ligne de télécommunications supportant des signaux à hautes fréquences, ledit dispositif étant apte à être connecté à un premier port du modem pour les signaux à hautes fréquences et à un deuxième port du modem pour les signaux à basses fréquences et comprenant un filtre apte à être connecté à la ligne de télécommunications et laissant passer les signaux à basses fréquences. Le dispositif est caractérisé en ce qu'il comprend un premier moyen de protection électrique connecté au filtre et apte à être connecté au deuxième port du modem. Dans le dispositif de réinjection selon l'invention, le premier moyen de protection électrique est externe au modem et assure à la fois la réinjection de signaux à basses fréquences relatifs à la signalisation et à la voix pour bénéficier du service de la voix sur IP (VoIP), tout en garantissant contre les perturbations électriques et/ou électromagnétiques la protection électrique du modem et des équipements reliés à celui-ci ainsi que la sécurité électrique de l'usager lorsqu'il est en contact avec le modem ou l'un des équipements. Le filtre connecté à la ligne de télécommunications assure la séparation entre les signaux à basses fréquences et les signaux à hautes fréquences en laissant passer les signaux à basses fréquences vers le modem à travers le premier moyen de protection électrique. Le dispositif de réinjection selon l'invention est prévu pour ne pas perturber la transmission des signaux à basses fréquences depuis des terminaux téléphoniques de l'installation téléphonique privée de l'usager vers le deuxième port du modem, et inversement la transmission de signaux à basses fréquences depuis le deuxième port du modem vers les terminaux téléphoniques. En particulier, le premier moyen de protection électrique laisse passer les divers signaux de signalisation au cours de l'établissement d'un appel entrant ou sortant, tout en assurant la protection électrique du deuxième port du modem. À cet égard, le premier moyen de protection électrique peut comprendre un moyen d'isolation électrique, un détecteur de boucle connecté entre le filtre et le moyen d'isolation électrique pour détecter une fermeture et une ouverture de boucle de courant dans la ligne de télécommunications, un générateur commandé par le détecteur de boucle à travers le moyen d'isolation électrique pour générer et supprimer un courant continu dans le deuxième port du modem en réponse respectivement à la fermeture et l'ouverture de boucle de courant, un détecteur de signalisation pour détecter des signaux de signalisation à basses fréquences transmis par le deuxième port du modem, et un générateur de signalisation connecté entre le moyen d'isolation électrique et le filtre et commandé par le détecteur de signalisation pour générer des signaux de signalisation à basses fréquences dans la ligne de télécommunications vers l'installation téléphonique privée de l'usager. En fonction du degré d'isolation électrique souhaité et du coût du dispositif, le moyen d'isolation électrique peut comprendre au moins un transformateur électrique, et/ou un optocoupleur, et/ou une fibre optique. Comme on le verra dans la suite de la description, le dispositif de réinjection de l'invention peut comprendre un deuxième moyen de protection électrique à interconnecter entre un réseau électrique et une prise électrique du modem pour protéger électriquement le modem et le dispositif par rapport au réseau électrique, et un troisième moyen de protection électrique à interconnecter au premier port du modem et à la ligne de télécommunications. Ces deux derniers moyens de protection améliorent la protection du modem lorsque des perturbations électriques et/ou électromagnétiques se propagent dans le réseau électrique auquel est relié le dispositif de l'invention pour alimenter le modem, ou dans la ligne de télécommunications à travers le premier port pour signaux à hautes fréquences. Le dispositif de réinjection peut être avantageusement sous la forme d'un boîtier compact. Le boîtier peut présenter des faces supportant des prises électriques complémentaires connectées au deuxième moyen de protection électrique et à connecter au réseau électrique et au modem. De manière à faciliter les connexions du dispositif, le boîtier possède des ports à connecter à la ligne de télécommunications et aux premiers et deuxièmes ports du modem et accessibles sur un chant du boîtier. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante de plusieurs réalisations de l'invention données à titre d'exemples non limitatifs, en référence aux dessins annexés correspondants dans lesquels : - la figure 1 est un bloc-diagramme schématique d'un modem avec un câble de réinjection dans une installation téléphonique selon la technique antérieure déjà commentée ; - la figure 2 est un bloc-diagramme schématique d'un dispositif de réinjection de signaux à basses fréquences interconnecté à une installation téléphonique et à un modem selon l'invention ; - la figure 3 est un bloc-diagramme d'un circuit de protection pour signaux à basses fréquences dans le dispositif de réinjection. En référence à la figure 2, un dispositif de réinjection DR selon l'invention es t interconnecté entre une ligne de télécommunications d'usager LT et un modem MD de l'installation téléphonique privée ITP dans les locaux d'un usager. L'installation téléphonique comprend par exemple quatre prises téléphoniques femelles en T dont une PTd est connectée à un port LIN du dispositif de réinjection par un câble à 2 fils CDSL. Par exemple, deux prises téléphoniques PT sont connectées à des terminaux téléphoniques TT à travers des filtres passe-bas FB. La ligne de télécommunications LT comprend classiquement une paire de fils pour transmettre des signaux à hautes fréquences du type DSL, en particulier des signaux ADSL ("Asymmetric Digital Subscriber fine" en anglais) dans le cadre d'une boucle locale filaire ne supportant pas de service téléphonique commuté à signaux basses fréquences. Les signaux à hautes fréquences supportent des paquets échangés entre le modem MD et un multiplexeur numérique de lignes d'usager DSLAM ("Digital Subscriber Line Access Multiplexer" en anglais) relié à l'internet dans un central téléphonique raccordé à la ligne LT. Typiquement, la bande des signaux à hautes fréquences est comprise entre au moins une dizaine de kilohertz et au moins un mégahertz et est disjointe de la bande de signaux à basses fréquences vocales inférieure à 4 kHz environ. Le dispositif de réinjection DR se présente sous la forme d'un petit boîtier en matière isolante, telle que matière plastique, comprenant trois ports LIN, LOU' et LFXS pour paires de fils de ligne de télécommunications et une prise électrique femelle F1 à deux trous et une broche de terre et une prise électrique mâle M2 à deux broches et un trou de terre. Les ports LOU' et LFXS sont reliés respectivement à un port PDSL du modem pour signaux à hautes fréquences supportant des paquets et à un port PFXS du modem pour signaux à basses fréquences supportant notamment de la voix à travers un câble de réinjection à 4 fils CR. Par exemple, le boîtier comprend deux demi-coquilles articulées par une charnière en matière plastique et contient tous les circuits de protection électrique P1, P2, P3 et autres composants électriques et électroniques du dispositif DR. Des faces arrière FR et avant FV du boîtier supportent respectivement les prises électriques complémentaires femelle F1 et mâle M2 qui sont superposées coaxialement de part et d'autre du circuit de protection électrique P1. Chaque prise électrique F1, M2 est moulée avec une demi-coquille respective du boîtier. Les ports LIN, LOU' et LFXS sont des prises femelles du type RJ ménagées dans un chant supérieur CS du boîtier pour y enficher respectivement une prise mâle du type RJ du câble CDSL et deux prises mâle du type RJ du câble de réinjection CR. La prise électrique femelle F1 est connectée à une prise électrique mâle M1 à l'extrémité d'un cordon d'alimentation électrique CA du modem MD. La prise électrique mâle M2 est connectée à une prise électrique femelle du réseau électrique RE dans les locaux de l'usager. Les prises électriques F1 et M2 disposent de la terre ce qui rend plus efficace l'écoulement de perturbations électriques et électromagnétiques à travers le modem. Le dispositif de réinjection DR comprend trois circuits de protection P1, P2 et P3 et un filtre passe-bas FPB. Le circuit de protection P1 est interconnecté aux pr ises électriques femelle F1 et mâle M2. Il protège électriquement le modem MD et l'usager et les autres circuits inclus dans le dispositif de réinjection DR contre des perturbations électriques et/ou électromagnétiques en provenance du réseau électrique RE. Par exemple, le circuit de protection P1 comprend dans un composant unique trois parasurtenseurs, tels que des varistances ou des parafoudres, dont deux entre la phase et la terre et entre le neutre et la terre assurent une protection en mode commun et dont un entre la phase et le neutre assure une protection en mode différentiel. Le circuit de protection P2 est connecté entre le port de ligne LIN et le port LOU' du dispositif de réinjection. Le port LOU' reçoit par enfichage une prise mâle du type RJ située à l'extrémité des deux fils dans le câble CR connectée au port PDSL du modem MD pour laisser passer bidirectionnellement les signaux à hautes fréquences transportant les paquets. Le port PDSL est du type TRT-3 pour Circuits de Réseau de Télécommunications pouvant supporter des surtensions jusqu'à une valeur crête de 1500 volts environ. Le circuit P2 complète la protection électrique du port PDSL du modem en protégeant l'usager et le modem contre des perturbations électriques et/ou électromagnétiques se propageant dans l'un ou les deux fils de la ligne de télécommunications LT et susceptibles de pénétrer dans le modem. Par exemple, le circuit P2 comprend un parafoudre tripolaire comprenant trois parafoudres élémentaires, ou des varistances ou des diodes d'écrêtage, dont deux sont connectés entre les fils de ligne et la terre et assurent une protection en mode commun et dont un autre est connecté entre les fils de ligne et assure une protection en mode différentiel. Le circuit de protection P3 est connecté à travers le filtre passe-bas FPB au port LIN relié au câble CDSL et à la deuxième paire de fils pour signaux à basses fréquences dans le câble de réinjection CR entre les ports LFXS et PFXS. Le filtre passe-bas FPB est identique aux filtres passe-bas FB dans l'installation téléphonique et laisse passer bidirectionnellement les signaux à basses fréquences de signalisation téléphonique et de voix. Le port PFXS du modem est du type TRT-2 pour Circuits de Réseau de Télécommunications et n'est pas capable de supporter des surtensions dues à des perturbations électriques et/ou électromagnétiques venant de la ligne de télécommunications LT, contrairement au port PDSL. Le circuit de protection P3 garantit la sécurité de l'usager et du modem contre ces surtensions en particulier et plus généralement contre des perturbations électriques et/ou électromagnétiques se propageant le long de la ligne de télécommunications LT. Comme montré à la figure 3, le circuit de protection P3 comprend du côté de la ligne de télécommunications LT un détecteur de fermeture et d'ouverture de boucle de courant DBO et un générateur de signal d'appel GSA, du côté du modem un générateur de courant de ligne GCL et un détecteur de signal d'appel DSA, un circuit d'isolation électrique IE entre ses paires de circuit, et une source de tension continue STC. Le détecteur DBO et le générateur GSA forment un ensemble de circuits interconnectés au filtre passe-bas FPB et au circuit d'isolation électrique IE. Le générateur GCL et le détecteur de signal d'appel DSA forment un ensemble de circuits interconnectés au circuit d'isolation électrique IE et au port PFXS du modem à travers le câble CR. Le circuit d'isolation électrique IE assure la sécurité de l'usager et la protection du modem lorsque de s perturbations électriques et/ou électromagnétiques se propagent dans la ligne de télécommunications LT notamment pendant que des signaux à basses fréquences de signalisation et de voix relatifs à un appel sortant ou entrant sont transportés entre l'un des terminaux TT et le modem MD, ce dernier échangeant des paquets correspondant à l'appel avec un terminal d'un autre usager distant via le port de signaux à hautes fréquences PDSL et la ligne LT. Le circuit IE présente une bande passante supérieure à la bande de fréquence vocale et peut comprendre un ou plusieurs transformateurs électriques, et/ou un ou plusieurs optocoupleurs, et/ou une ou plusieurs fibres optiques. La source de tension continue STC est reliée au réseau électrique RE à travers le circuit de protection P1 pour fournir en permanence une tension continue, par exemple de 48 volts, aux circuits DBO et GSA et donc à la à l'installation exemple, la source ligne de télécommunications LT et téléphonique privée ITP. Par de tension continue comprend un un redresseur. DBO détecte une fermeture de boucle transformateur et Le détecteur de courant dans la ligne lors d'une prise de la combiné d'un terminal de télécommunications LT ligne par décrochage du téléphonique TT dans l'installation ITP et une ouverture de boucle de courant dans la ligne lors de la libération de la 35 ligne par raccrochage du combiné du terminal téléphonique. Par exemple lors d'un appel sortant, la fermeture et l'ouverture de la boucle de courant active et désactive un relais dans le détecteur DBO de manière à transmettre sans contact galvanique à travers le circuit isolation IE un signal de commande commandant un contact dans le générateur de courant de ligne GCL qui génère un courant continu dans les deux fils entre les ports LFXS et PFXS en réponse à la fermeture de boucle de courant et qui supprime le courant continu en réponse à l'ouverture de boucle de courant. Entre une fermeture et une ouverture de boucle de courant, le détecteur DBO et le générateur GCL autorise la transmission bidirectionnelle de signaux de signalisation et de signaux de voix à basses fréquences pendant l'appel sortant. Les signaux de signalisation sont notamment un signa 1 d'invitation à numéroter, des signaux à multifréquence de numérotation DTMF ("Dual Tone Multiple Frequency" en anglais) et un signal de retour d'appel. Le circuit IE assure l'isolation électrique du modem et de l'usager par rapport à toutes perturbations électriques et/ou électromagnétiques provenant de la ligne de télécommunications pendant l'appel sortant. Le détecteur DSA détecte des signaux de signalisation à basses fréquences tels qu'un signal d'appel cadencé transmis par le port PFXS du modem MD qui a interprété des paquets transmis par la ligne de télécommunications LT à travers le port PDSL au début d'un appel entrant demandé par un terminal distant. Par exemple un relais dans le détecteur DSA est activé en réponse au signal d'appel cadencé de manière à transmettre sans contact galvanique un signal de commande au générateur GSA à travers le circuit d'isolation IE. Le générateur GSA génère alors un signal d'appel cadencé, dit également signal de sonnerie, dans la ligne de télécommunications LT à travers le filtre passe-bas FPB vers l'installation téléphonique privée ITP afin de faire sonner les terminaux téléphoniques TT et donc n'importe quel terminal téléphonique de l'installation ITP. Le signal d'appel cadencé est par exemple un signal alternatif dont la fréquence de 50 ou 60 Hz est établie à partir de celle du réseau électrique RE à travers la source de tension STC. Le circuit IE assure l'isolation électrique du modem et de l'usager par rapport à toutes perturbations électriques et/ou électromagnétiques provenant de la ligne de télécommunications pendant l'appel entrant. De même, le détecteur DSA et le générateur GSA retournent à travers le circuit d'isolation IE le signal de retour d'appel vers l'installation ITP pendant la phase d'établissement d'un appel sortant. REVENDICATIONS 1 - Dispositif (DR) pour réinjecter des signaux à basses fréquences depuis un modem (MD) dans une installation téléphonique privée (ITP) d'un usager raccordée à une ligne de télécommunications (LT) supportant des signaux à hautes fréquences, ledit dispositif étant apte à être connecté à un premier port (PDSL) du modem pour les signaux à hautes fréquences et un deuxième port (PFXS) du modem pour les signaux à basses fréquences et comprenant un filtre (FPB) apte à être connecté à la ligne de télécommunications et laissant passer les signaux à basses fréquences, caractérisé en ce qu'il comprend un premier moyen de protection électrique (P3) connecté au filtre (FPB) et apte à être connecté au deuxième port (PFXS) du modem. 2 - Dispositif conforme à la revendication 1 , dans lequel le premier moyen de protection électrique (P3) comprend un moyen d'isolation électrique (IE), un détecteur de boucle (DBO) connecté entre le filtre (FPB) et le moyen d'isolation électrique pour détecter une fermeture et une ouverture de boucle de courant dans la ligne de télécommunications (LT), un générateur (GCL) commandé par le détecteur de boucle à travers le moyen d'isolation électrique pour générer et supprimer un courant continu dans le deuxième port (PFXS) du modem en réponse respectivement à la fermeture et l'ouverture de boucle de courant, un détecteur de signalisation (DSA) pour détecter des signaux de signalisation à basses fréquences transmis par le deuxième port (PFXS) du modem, et un générateur de signalisation (GSA) connecté entre le moyen d'isolation électrique et le filtre (FPB) et commandé par le détecteur de signalisation pour générer des signaux de signalisation à basses fréquences dans la ligne de télécommunications (LT) vers l'installation téléphonique (ITP). 3 - Dispositif conforme à la revendication 2, dans lequel le moyen d'isolation électrique (IE) comprend un transformateur électrique, et/ou un optocoupleur, et/ou une fibre optique. 4 - Dispositif conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 3, comprenant un deuxième moyen de protection électrique (P1) à interconnecter entre un réseau électrique (RE) et une prise électrique (M1) du modem (MD) pour protéger électriquement le modem (MD) et le dispositif (DR) par rapport au réseau électrique. 5 - Dispositif conforme à la revendication 2 ou 3 et à la revendication 4, comprenant un moyen (STC) apte à être relié au réseau électrique (RE) à travers le deuxième moyen de protection électrique (P1) pour fournir une tension continue au détecteur de boucle (DBO) et au générateur de signalisation (GSA) et à la ligne de télécommunications (LT). 6 - Dispositif conforme à la revendication 4 ou 5, comprenant un boîtier ayant des faces (FR, FV) supportant des prises électriques complémentaires (F1, M2) connectées au deuxième moyen de protection électrique (P1) et à connecter au réseau électrique (RE) et au modem (MD). 7 - Dispositif conforme à la revendication 6, dans lequel le boîtier a un chant (CS) pour des ports (LIN, LOUT, LFXS) à connecter à la ligne de télécommunications (LT) et aux premiers et deuxièmes ports (PDSL, PFXS) du modem (MD). 8 - Dispositif conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 7, comprenant un troisième moyen de protection électrique (P2) à interconnecter au premier port (PDSL) du modem et à la ligne de télécommunications (LT). 9 - Dispositif conforme à la revendication 8, dans lequel le deuxième moyen de protection électrique (P2) comprend un parafoudre tripolaire.