Brevet FR3076414A1 — publié le 20190705

Systeme de communications de donnees comportant un canal principal haut debit et un canal de secours bas debit a haute fiabilite Le domaine de l'invention est celui des systemes de communications au sens large. II peut s'appliquer aux systemes de communications a haut debit et, en particulier aux systemes de communications optiques par fibres optiques. Le schema general d'un systeme de communications optiques est represents succinctement en figure 1. II comporte classiquement des moyens d'emission 1, des moyens de transmission 2 et des moyens de reception 3. Les moyens d'emission generent un signal code SE, le codage pouvant titre un codage d'amplitude ou de frequence ou de phase. Quelque soit le type de transmission, des perturbations peuvent intervenir, brouillant le signal emis et le signal recu vaut alors S+B, B etant representatif du bruit introduit. Dans un certain nombre d'applications de telecommunications, it est necessaire de disposer d'une liaison de service ou de secours plus robuste aux perturbations exterieures que la liaison principale de fawn qu'un certain nombre d'informations puissent continuer a transiter lorsque la liaison principale est perturbee. Ces informations peuvent avoir un debit nettement inferieur a celui du canal principal. Une premiere solution consiste a mettre en place un canal de communication annexe independant du canal principal. On comprend que cette solution est complexe a mettre en oeuvre. Une seconde solution consiste a modifier les caracteristiques du canal principal, ce qui peut presenter d'autres inconvenients, en particulier au niveau des organes de codage et de decodage. Le systeme de communication selon l'invention ne presente pas les inconvenients precedents. II est essentiellement base sur ('interruption d'emission du canal principal a des instants predefinis pendant des durees connues, le positionnement temporel des interruptions etant representatif 2 d'un signal de secours, un reperage particulier de ces interruptions permettant d'accroitre de facon significative le rapport signal sur bruit, le signal de secours etant ainsi bien plus robuste aux perturbations. Plus precisement, ('invention a pour objet un systeme de 5 communications de donnees comportant un canal principal comportant des moyens d'emission d'un signal, des moyens de transmission dudit signal et des moyens de reception dudit signal, les moyens d'emission emettant des signaux a une frequence connue , caracterise en ce que le systeme de communications comporte un canal de secours comportant les dispositifs suivants un dispositif d'arret temporaire du signal emis a des instants dits d'arret pendant une duree constante correspondant a remission d'un nombre determine de signaux emis, les instants d'arret correspondant a un codage temporel d'un signal de secours ; 15 un dispositif de sommation des amplitudes des signaux recus, Ia sommation etant effectuee sur un second nombre determine de signaux recus, ledit second nombre etant inferieur ou egal audit premier nombre ; un dispositif de determination temporelle des instants correspondant aux minima du signal soma* lesdits instants determines 20 ayant le merne codage temporel que les instants d'arret. Avantageusement, le nombre determine de signaux emis est compris entre 100 et 1000. Avantageusement, le codage des instants d'arret est effectue par une modulation en position d'impulsions. 25 Avantageusement, le ou les signaux emis juste avant l'instant d'arret ont un format connu de facon a eviter toute ambiguite sur l'instant d'arret. Avantageusement, le codage du signal est du type « Retour-eZero » ou « RZ ». 30 Avantageusement, Ia sommation est glissante, le second nombre determine etant egal au premier nombre determine. Avantageusement, Ia sommation est effectuee periodiquement, Ia periode correspondant a Ia duree d'emission du second nombre determine de signaux recus, le second nombre determine etant egal a la moitie du 35 premier nombre determine. 3 Avantageusement, le systeme est un systeme de communications optiques, les moyens de transmission du signal etant une fibre optique. L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages 5 apparaitront a Ia lecture de Ia description qui va suivre donnee a titre non limitatif et grace aux figures annexees parmi lesquelles : La figure 1 represente le schema general d'un systeme de communications selon fart anterieur ; La figure 2 represente le schema general d'un systeme de 10 communications selon l'invention comportant un canal de secours ; La figure 3 represente les signaux emis et les signaux recus sur le canal de secours en fonction du temps ; La figure 4 represente le codage temporel du signal de secours, remission et a Ia reception. 15 Le systeme de communication de secours selon l'invention fonctionne avec tous types d'emetteurs et de recepteurs qu'ils soient electroniques ou optiques et tous types de codage numerique. Par exemple, le codage du signal peut etre un codage a modulation d'amplitude ou 20 modulation de frequence ou a modulation de phase. A titre d'exemple, le codage du signal est de type « RZ ». Ce codage est un codage d'amplitude dans lequel l'amplitude d'un « un » binaire vaut A, l'amplitude d'un o zero » binaire vaut -A et dans lequel, apres remission d'un bit, le signal retourne systematiquement a zero. D'autres 25 codages sont, bien entendu, possibles. Dans la suite de la description, on suppose que le codage est du type RZ. Le canal de secours comporte un emetteur 40 qui &net des signaux binaires. Ces signaux de secours vehiculent une information plus rudimentaire que le canal de transmission principal. Leur debit est 30 generalement de cent a mille fois inferieur a celui du canal principal. Ces signaux sont transformes en instants representatifs notes ti par des moyens electroniques 41. La position de ces instants sur une echelle de temps est representative du signal de secours. Le codage est typiquement un codage en modulation en position d'impulsions, connu sous l'acronyme « PPM » 4 signifiant « Pulse Position Modulation ». Les principes generaux de ce type de codage sont connus de l'homme du métier. A titre de premier exemple, la figure 2 represente le schema general d'un systeme de communications selon ('invention comportant un 5 canal de secours fonctionnant avec une sommation glissante des signaux. Le canal de communication principal comporte un emetteur 10, une liaison de transmission 20 et un recepteur 30. Les moyens electroniques 41 commandent un interrupteur 42 qui suspend le signal d'emission a chaque instant ti pour une duree constante P. 10 Cette duree constante correspond a remission d'un premier nombre de signaux d'emission. Generalement, cette duree correspond a la duree d'emission de plusieurs centaines de signaux d'emission. Le graphique du haut de la figure 3 represente la variation dans le temps de ('amplitude du signal transmis S sur la liaison de transmission 20. Sur cette figure 3 et sur la 15 suivante, les unites de temps et d'amplitude sont arbitraires. Avant ('instant ti, les signaux sont transmis normalement. Entre l'instant ti et l'instant ti+P, it y a absence de transmission de signal sur la ligne. Apres l'instant ti+P, la transmission des signaux reprend normalement. Le canal de secours comprend egalement des moyens de 20 reception qui comportent essentiellement trois dispositifs principaux. Le premier dispositif 43 realise une somme glissante E des signaux recus par le recepteur 30 pendant la merne duree constante P. On entend par somme glissante ou somme mobile une succession de sommes de signaux, chaque somme comporte le meme nombre de signaux, chaque somme est differente 25 de la precedente en ce qu'elle contient un nouveau signal temporel de plus et un ancien signal temporel de moins. Tant que des signaux sont ernis, cette somme glissante E varie peu dans le temps dans la mesure ou elle integre un grand nombre de signaux recus. Lorsque le signal s'interrompt, la valeur de cette somme 30 diminue de fa9on quasiment lineaire jusqu'a un niveau voisin de zero et qui represente le bruit de la ligne de transmission. Si le dernier signal recu rest a l'instant tj, le minimum de la somme est situe a l'instant tj+P. Cette variation de la somme glissante des signaux en fonction du temps est illustree sur le graphique du bas de la figure 3. Ensuite, lorsque les signaux sont reernis de 35 nouveau, cette somme reprend de fawn quasi-lineaire son niveau d'origine 5 qu'elle atteint a l'instant tj+2P. Par consequent, l'amplitude de la somme glissante comporte des V symetriques de baisse d'intensite, l'instant correspondant a la pointe du V etant representatif de l'instant d'interruption du signal principal. 5 Le dispositif 44 a comme fonction de dater ces minima de la somme glissante. Pour determiner ces minima, it suffit de comparer les valeurs des sommes glissantes successives. Les positions temporelles de ces minima correspondent exactement a celles du signal de secours. Elles sont simplement decalees dans le temps. La figure 4 illustre ce principe. Elle comporte deux graphes. Celui du haut represente la chronologie de l'amplitude des signaux de secours emis et celui du bas la chronologie de l'amplitude des signaux de secours recus en fonction du temps. Par exemple, les signaux de secours sont emis aux instants ti, ti+t1, ti+t2, ti+t3 et ti+t4. Ils sont decodes aux instants tj, tj+t1, 15 tj+t2, tj+t3 et tj+t4. Comme on le voit, les durees separant les instants d'emission correspondent aux durees separant les instants de reception. Connaissant le codage utilise et connaissant les instants de reception, le dispositif 45 reconstitue alors le signal temporel de secours. Dans le cas general, les suspensions du signal d'emission 20 pendant les durees constantes P ne posent pas de problemes de gestion particuliers. Pour augmenter la precision de la datation des instants d'interruption, it est interessant de faire en sorte que le ou les signaux emis 25 juste avant les instants d'arret aient un format connu de fawn a eviter toute ambiguIte sur ces instants d'arret. Par exemple, dans le cas d'un codage RZ, it est possible de repartir les informations a « zero » en plusieurs blocs repartis de telle sorte que ('identification et le positionnement temporel soient non ambigus. 30 Ce type de codage a de multiples avantages. Un des principaux est que l'on augmente de fawn importante le rapport signal a bruit. Par exemple, si le signal est du type RZ, si une periode de duree P contient n signaux binaires valant « 1 » ou « 0 », on peut estimer que, pendant une 35 premiere moitie de Ia duree de Ia periode P, le signal est a « 1 » et que, 6 5 RSB = -B Lorsqu'il y a emission, la sommation des signaux sur la periode P est formee pour moitie de signaux ayant une amplitude S et pour moitie de signaux ayant une amplitude B aleatoire. On sait que la somme de n signaux aleatoires d'amplitude moyenne B a une amplitude moyenneVW.B . Par 10 consequent, la valeur de la somme EE des signaux sur une periode P vaut : EE =-72±.S+e-.B 2 Lorsqu'il y a absence d'emission pendant une duree P, la somme ENE des signaux sur une periode P correspond a la sommation du bruit et vaut : 15 ENE = rn.B Dans ce cas, le 2 rapport signal a bruit RE vaut : R n .S + lin 2 B = VT: = E S + 1 ENE vn.B 2 B .5 SOIL RE n .Rss Par consequent, ce rapport signal a bruit est environ 2 plus 20 eleve que le rapport signal a bruit des signaux transmis. Par exemple, si n vaut 400, on accroit le rapport signal a bruit d'un facteur 10. On comprend que le canal de secours est ainsi bien plus robuste au bruit que le canal principal. Avec cet exemple, si le bruit est du marne ordre de grandeur que le signal principal, ce qui le rend totalement inexploitable, le rapport signal a 25 bruit du canal de secours sera de 10 et son exploitation reste tout a fait possible. Ce mode de transmission presente d'autres avantages. II est facile a mettre en oeuvre et ne necessite que des adaptations simples et mineures des electroniques d'emission et de reception. 30 A titre de second exemple de realisation, on peut remplacer la somme glissante de ('exemple precedent par une sommation effectuee pendant la seconde moitie, le signal est a « 0 « si n est suffisamment grand. Apres detection, le signal « 1 » correspond a une amplitude S et le signal « 0 » correspond a une amplitude B correspondant au bruit du systerne de communications. Le rapport signal a bruit RSB vaut classiquement : S 7 periodiquement, la periode correspondant a la duree d'emission d'un second nombre determine de signaux recus, le second nombre determine etant egal A la moitie du premier nombre determine. Par ce moyen, Iorsqu'un arret d'emission se produit pendant une 5 duree egale a remission d'un premier nombre determine de signaux, it existe necessairement une somme qui ne comporte que du bruit et aucun signal. Cette somme minimale est facile a determiner. L'instant moyen correspondant a cette somme est representatif d'un instant d'interruption du signal. Par rapport a la solution precedente, la determination des instants 10 d'arret est moins precise et le gain en rapport signal a bruit un peu moins bon. Par contre, cette solution technique est un peu plus simple a mettre en oeuvre. Un des avantages du systeme de communications selon ('invention est qu'il n'introduit pas de modifications dans le signal principal 15 mais uniquement des interruptions de signal, beaucoup plus faciles a gerer qu'un codage du signal lui-merne. II est totalement independant du codage principal. Ainsi, on peut ('utiliser avec un signal crypte sans avoir a connaitre la cle de cryptage mais uniquement le codage du canal de secours. Le systeme de communications peut etre un systeme de 20 communications electroniques, la transmission des signaux se faisant par voie aerienne ou filaire. Le systeme de communication peut egalement etre un systeme de communications optiques, REVENDICATIONS1. Systeme de communications de donnees comportant un canal principal comportant des moyens d'emission (10) d'un signal periodique, des moyens de transmission (20) dudit signal et des moyens de reception (30) dudit signal, les moyens d'emission emettant des signaux a une frequence connue, caracterise en ce que le systeme de communications comporte un canal de secours comportant les dispositifs suivants : un dispositif d'arret temporaire (42) du signal emis a des instants dits d'arret pendant une duree constante correspondant a remission d'un premier nombre determine de signaux emis, les instants d'arret 15 correspondant a un codage temporel d'un signal de secours ; un dispositif de sommation (43) des amplitudes des signaux recus, la sommation etant effectuee sur un second nombre determine de signaux recus, ledit second nombre etant inferieur ou egal audit premier nombre ; un dispositif (44) de determination temporelle des instants 20 correspondant aux minima des signaux sommes, lesdits instants determines ayant le meme codage temporel que les instants d'arret. 2. Systeme de communications de donnees selon la revendication 1, caracterise en ce que le nombre determine de signaux emis 25 est compris entre 100 et 1000. 3. Systeme de communications de donnees selon l'une des revendications precedentes, caracterise en ce que le codage des instants d'arret est effectue par une modulation en position d'impulsions. 30 4. Systeme de communications de donnees selon l'une des revendications precedentes, caracterise en ce que le ou les signaux emis juste avant l'instant d'arrOt ont un format connu de fawn a eviter toute ambiguIte sur l'instant d'arret. 35 9 5. Systeme de communications de donnees selon l'une des revendications precedentes, caracterise en ce que le codage du signal est du type « Retour-A-Zero » ou « RZ ». 5 6. Systeme de communications de donnees selon l'une des revendications precedentes, caracterise en ce que la sommation est glissante, le second nombre determine etant egal au premier nombre determine. 10 7. Systeme de communications de donnees selon I'une des revendications precedentes, caracterise en ce que la sommation est effectuee periodiquement, la periode correspondant a la duree d'emission du second nombre determine de signaux recus, le second nombre determine etant egal a la moitie du premier nombre determine. 8. Systeme de communications de donnees selon I'une des revendications precedentes, caracterise en ce que le systerne est un systeme de communications optiques, les moyens de transmission du signal etant une fibre optique.