WO2000065819A1 - Dispositif de filtrage passe-bas avec isolateur integre et installation privative comportant un tel dispositif - Google Patents
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Definitions
- the device When the TBE is hung up, the device isolates the filtering function. - When the TBE is hung up, the device does not prohibit the transmission of ringing current to the TBE (it is transparent to the ringing signal). The system therefore guarantees transparency between narrowband services and broadband services (xDSL) regardless of the number of terminals installed in the private IPC installation.
- xDSL narrowband services and broadband services
- the device according to the invention does not call into question the type of configuration associated with the distributed filtering.
- the device can possibly be set up by the customer himself according to the three alternatives already mentioned:
- FIG. 13 A second variant of the second embodiment of the device is shown in FIG. 13. It more specifically allows the following problem to be answered:
- the measurement is carried out on a 600 Ohm trunk and on a short line length (75m).
- the table below gives the adaptation attenuation measurements (in dB at the input of the IPC), in the case where there is one device Dn (according to figure 20) and four devices (according to figure 20 ) in parallel in front of each of the terminals (see Figures 6 and 7).
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Abstract
L'invention concerne un dispositif de filtrage pour un terminal bande étroite dans une installation privative raccordée à un réseau d'accès portant des services bande étroite (analogique ou RNIS) et des services large-bande (xDSL ou HomePNA). Selon l'invention, le dispositif comprend des moyens de filtrage passe-bas (F) associé à des moyens d'isolation (I) permettant au dispositif de présenter une impédance d'entrée élevée l'isolant de l'installation lorsque le terminal bande étroite est raccroché tout en laissant passer le signal de sonnerie. L'invention s'applique aux installations téléphoniques-téléinformatiques privatives.
Description
DISPOSITIF DE FILTRAGE PASSE-BAS AVEC ISOLATEUR INTEGRE ET INSTALLATION PRIVATIVE COMPORTANT UN TEL DISPOSITIF
L'invention concerne un dispositif de filtrage passe-bas pour une installation privative raccordée à un réseau d'accès portant des services bande étroite (analogique ou RNIS) et des services large-bande (xDSL ou HomePNA) et les installations privatives comportant de tels dispositifs.
On entend par installation privative une Infrastructure Privative Client (IPC ou CPN, Customer Premises Network) . Elle démarre à la réglette du domicile (NID, network Interface Démarcation) , et comprend l'ensemble des câbles, paires de cuivre et prises téléphoniques. Elle est raccordée (via éventuellement un équipement actif tel qu'un PABX) à un réseau d'accès à des services bande étroite et à des services bande large. Il s'agira en pratique d'une installation téléphonique et téléinformatique raccordée au réseau téléphonique comprenant un ou plusieurs terminaux bande étroite tels que les postes téléphoniques, les fax, les repondeurs, les modem ou tout type d'équipement analogique ou numérique (RNIS) et un ou plusieurs terminaux large banαe base sur la technologie DSL ou HomePNA.
On désignera par la suite les terminaux bande étroite par l'abréviation TBE et par terminaux large bande par l'abréviation TBL.
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, fréquences supérieures à 10 KH ) . Typiquement ce sont les services délivres par le reseau xDSL, ou
bien reposant sur des systèmes purement privatifs dits Home PNA, par exemple.
On désignera par xDSL les services large bande regroupant toutes les familles technologiques telles que SDSL, ADSL, ADSL-lite.
HomePNA est un Consortium crée en 1998 en vue de fédérer les spécifications de systèmes de transmissions sur paires téléphoniques : Home Phonelme Networking Alliance. Par extension dans cette description, les systèmes dit HomePNA désigneront tous systèmes de transmission sur paire de cuivre téléphonique, conformes ou non aux spécifications du Consortium HomePNA.
Les publications réalisées a ce jour portent exclusivement sur les sujets suivants :
ADSL-lite et plus généralement problématique du filtrage distribue et de son impact sur la téléphonie ;
Conception de filtres passe-bas ; Les recherches publications émanent des organismes suivants :
- UAWG : Universal ADSL Workmg Group
- ADSL-Forum
ITU SG15Q4 International Télécommunications Union - Study Group 15 - Question 4
Parmi les recommandations et les Normes se rapportant au domaine technique de l'invention, on peut citer celles de : * ITU-T : - SG15/Q4 : détermination G.992.1 (modems ADSL),
- SG15/Q4 : détermination G.992 (modems ADSL-lite ou Spitterless) ,
SG15/Q4 : détermination G.996.1 (procédures de test pour évaluation de performances des systèmes DSL) ,
Recommendation Q.552 « Transmission charactiristics at 2-wιre analogue interfaces of digital exchanges ». Et de * ETSI :
- TBR21 : Terminal équipement (TE) ; Attachment requirements for pan-European approval for connection to the analogue Public Switched Téléphone Networks (PSTNs) of TE (excludmg TE supporting the voice telephony service) m which network addressmg, if provided, is by means of Dual Tone Multi Frequency (DTMF) signalling,
- TBR37 : Draft EN 301 437 VI .1.1 (1998-09) - Terminal Equipement (TE) ; Attachment requirements for pan-European approval for connection to the analogue Public Switched Téléphone Networks (PSTNs) of TE supporting the voice telephony service m which network addressmg, if provided, is by means of Dual Tone Multi Frequency (DTMF) signalling.
La situation du problème rencontre par le déposant est la suivante:
Une IPC est raccordée a un reseau d'accès. Elle permet de délivrer aux différents TBE des services
'Bande Etroite' . Cette même IPC peut être utilisée pour délivrer vers un ou plusieurs TLB des services Large Bande'
(soit de type xDSL, soit un LAN privatif de type
HomePNA par exemple) .
Le transport simultané sur une même IPC des deux gammes de services s'effectue par un multiplexage fréquentiel des signaux correspondant.
Le multiplexage fréquentiel sur une même IPC de services 'Large Bande' et 'Bande Etroite' est susceptible d'imposer l'usage d'un filtre passe bas (ou LPF law pass filter en terminologie anglo saxone) devant (ou dans) un ou plusieurs TBE pour garantir la transparence entre les deux gammes de services (pas de perturbation mutuelle) . On évoque alors la notion de filtres distribués ( dιstrιbuted LPF' , ou plus généralement 'distributed filter' ) . Ce concept est détaillé ci-après :
L'usage d'un nombre de filtres à priori inconnu et pouvant évoluer dans le temps pose alors des problèmes de désadaptation d' impédance entre le ou les TBE et l'installation privative. Pour les services de téléphonie classique par exemple, cette désadaptation d'impédance se traduit par une altération de la qualité phonique.
La mise en service d'un modem ADSL requiert classiquement l'installation d'un séparateur ou « Splitter » de signaux bande étroite (services analogiques ou RNIS) et signaux ADSL (services large bande) en entrée d'installation privative. Chacun des services est alors acheminé séparément sur deux infrastructures distinctes (paires de cuivre) vers les TBE ou TBL ad-hoc (modem ADSL typiquement) .
Durant l'année 1998 un nouveau concept a vu le jour : le « Splitterless » qui suppose une suppression du séparateur de signaux. Cependant, dans la grande majorité des cas, il devient alors nécessaire d'installer des filtres passe-bas devant certains ou
tous les TBE, faute de quoi les signaux large bande perturbent la téléphonie et réciproquement.
On évoque alors la notion de filtrage distribué ou « Distributed Filter ». L'aspect essentiel de ce concept réside dans la - possibilité pour le client d'installer de façon autonome et simple le modem ADSL et les filtres comme cela est illustré par le schéma de la figure 1A.
Un exemple de filtre utilisé dans la technique antérieure est illustré sur la figure 1B. Il s'agit d'un filtre commercialisé par la société Excelsus.
Pour être viable une telle solution impose le respect des points suivants : 1. l'usage des filtres distribués devra préserver la qualité de service bande étroite perçue par chaque TBE ;
2. L'usage des services bande-étroite ne devra pas perturber les services large-bande portés par les signaux ADSL (par exemple le fait de raccrocher/décrocher un poste téléphonique) , et réciproquement ;
3. Les points 1. et 2. devront être respectés quel que soit le nombre de filtres installés dans l'installation privative du client ;
4. Le type de filtre utilisé devra être indépendant du nombre de filtres installés dans l'installation privative du client ;
5. Le prix unitaire de chaque filtre devra rester faible.
Lorsqu'un filtre est inséré dans l'installation privative du client, il ne doit pas doit pas altérer la restitution du service bande étroite. Il doit par exemple présenter une impédance adaptée à l'impédance
d'accès du TBE. Une desadaptation d'impédance se traduit par une altération des paramètres de restitution du service analogique, et donc une non- conformite aux spécifications ou recommandation en cours dans le pays considère.
En terme de phonie par exemple, une desadaptation d'impédance entre un TBE et l'accès téléphonique provoque un phénomène d'echo local, dont le niveau est lié au degré de desadaptation. Dans les recommandations et normes européennes par exemple, les TBE (vocaux et non vocaux) peuvent présenter plusieurs types d' îtoe ance décrites dans les publication de l'ETSI- -TBR21 et TBR37.
Au niveau international, les recommandations et normes publiées par 1 ' ITU-T abordent les mêmes points : Recommendation Q.552 « transmission characteristics at 2-wιre analogue interfaces of digital exchanges ».
Ces publications décrivent également les paramètres permettant de qualifier les services bande-etroi te, et donnent des recommandations d respecter en terme de « Return Loss », ou les pertes d' insertion « Insertion Loss », et la distorsion des pertes d' insertion « Insertion Loss Distorsion », etc...
Le fait de mettre en parallèle plusieurs filtres devant autant de TBE, modifie l'impédance résultante de l'ensemble forme par l'infrastructure privative du client (IPC) et les filtres: « IPC + Filtres » vue au niveau de chacun des TBE.
Seule exception a cette règle, les filtres dits d'ordre 1. Il s'agit de simples inductances. Le fait d'en mettre plusieurs en parallèle ne modifie pas l'impédance résultante vue au niveau de l'IPC.
L' inconvénient est le suivant : la raideur d' un filtre est en première approximation αe nxβ dB par
octave, où « n » est l'ordre du filtre. Les filtres d'ordre 1 ne protègent pas suffisamment les services bande étroite de ceux large bande. En terme de phonie, un bruit résiduel (souffle) est alors perceptible. Pour les filtres d'ordre supérieur à 1, une solution possible consisterait à les concevoir de telle sorte à ce que l'impédance vue par chaque TBE soit adaptée à une configuration donnée. Par exemple, si l'installation du client requiert l'usage de « n » filtres, il est possible de fabriquer un filtre passe- bas adapté pour cette situation particulière : « n » filtres installés en parallèles sur l'IPC.
L'inconvénient est alors : l'ajout ou le retrait d'un filtre modifie l'impédance de l'ensemble, et conduit à la situation décrite précédemment : impédance désadaptée entre TBE et l'ensemble « IPC + filtres »...
Une nouvelle classe de filtre a également été proposée par B. Beeman - Siemens Telecom Networks. L'objectif recherché consiste pour cette technique à modifier l'impédance Z du filtre afin de limiter la variation du niveau de « Return Loss » (mesuré ici à 4 KHz) lorsque le nombre de filtres installés en parallèle change.
Chaque filtre ne présente pas individuellement une impédance strictement adaptée au TBE , mais le « Return Loss » varie peu dans la limite de quelques configurations données .
Cette solution réduit l'effet du nomore de filtres, mais ne l'annule pas totalement. Elle n'est pas satisfaisante dans la mesure où elle ne permet pas de garantir le respect des recommandations en cours dans les différents pays (par exemple ITU-T q ; 552 , OU ETSI TBR21 et TBR37).
En conclusion, il n'existe pas à ce jour de dispositif permettant de concilier simultanément les aspects suivants :
Préservation de la qualité du (des) service (s) analogique (s) ou RNIS,
Conception d'un modèle unique de filtre susceptible d'être installé devant (ou dans) un ou plusieurs TBE, le nombre total de filtre étant indéterminé et variable dans le temps.
La présente invention permet de remédier a ces inconvénients .
Elle a pour objet un dispositif de filtrage pour un terminal bande étroite dans une installation privative raccordée à un réseau d' accès portant des services bande étroite (analogique ou RNIS) et des services large-bande (xDSL ou HomePNA) , principalement caractérisé en ce qu' il comprend de moyens de filtrage passe-bas et des moyens d'isolation permettant au dispositif de présenter une impédance d'entrée élevée l'isolant de l'installation lorsque le terminal bande étroite est raccroche tout en laissant passer le signal de sonnerie.
Selon un premier mode de réalisation, les moyens de filtrage et d' isolation peuvent êtres fonctionnellement distincts .
Les moyens de filtrage peuvent comporter un ou plusieurs filtres passe-bas distincts.
Selon une autre caractéristique, les moyens d' isolation comprennent des diodes a commutation tête- bêche disposées en parallèle.
Selon une autre caractéristique, les moyens de d' isolation comprennent des diodes Zener tête-bêche disposées en série.
Selon une autre caractéristique, les moyens de filtrage comporte un filtre de type LC, et les moyens d'isolation sont placés aux entrées dudit filtre.
Selon une autre caractéristique, les moyens de filtrage comportent un filtre de type LC et les moyens d' isolation sont placés entre les inductances et le condensateur dudit filtre.
Selon un deuxième mode de réalisation, les moyens de filtrage et d' isolation peuvent êtres fonctionnellement imbriquées .
Selon une caractéristique de ce deuxième mode, les moyens de filtrage et d' isolation comportent un filtre passe bas, un pont de diodes et au moins un relais.
Selon une autre caractéristique de ce deuxième mode, les moyens de filtrage comportent un filtre LC d'ordre 2, les moyens d'isolation (I) sont placés de part et d'autre du condensateur dudit filtre, le dispositif comprenant en outre au moins deux autres condensateurs (C ) chacun étant placé en parallèle sur l'ensemble formé par les moyens d'isolation et le condensateur du filtre.
Selon un troisième mode de réalisation qui correspond à une caractéristique optionnelle pour les modes précédents, les moyens de filtrage comportent un filtre LC d'ordre 2 d'impédance élevée, placé en entrée du dispositif côté installation privative et un second filtre couplé au premier dont l'activation dépend directement des moyens d'isolation.
Le deuxième filtre comporte une capacité en parallèle sur la capacité du filtre LC, ladite capacité étant placée dans les moyens d' isolation ou après lesdits moyens d'isolation.
Selon un mode préférentiel combinant la variante du deuxième mode de réalisation et le troisième mode de
réalisation, les moyens d' isolation sont places après le condensateur du filtre LC, la capacité du deuxième filtre est placée dans le dispositif d' isolation et les deux autres condensateurs sont places, chacun en parallèle sur l'ensemble forme par les moyens d'isolation et le condensateur du deuxième filtre.
L'invention a également pour objet une installation privative comprenant au moins un terminal bande- étroite, au moins un terminal large bande, raccordes a un réseau d'accès portant des services bande-etroite et des services large-bande, caractérise en ce qu'elle comporte au moins un dispositif de filtrage comprenant des moyens de filtrage passe bas et des moyens d'isolation permettant au dispositif de présenter une impédance d'entrée élevée l'isolant de l'installation lorsque le terminal bande étroite est raccroche tout en laissant passer le signal de sonnerie.
Selon un mode de réalisation, le dispositif de filtrage est place en entrée du terminal bande-etroite sur l'accès du reseau ou sur le cordon reliant le terminal au reseau.
Selon un autre moαe de réalisation, le dispositif est place dans le terminal bande-etroite .
D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront a la lecture de la description faite ci après et en regard des dessins annexes sur lesquels : la figure 1A représente le schéma d'une installation privative équipée de filtres distribues selon l'etdt de la technique, La figure 1B représente le schéma d'un filtre passe bas selon l'état de la technique (commercialise par la Société Excelsus) ,
la figure 2A représente le schéma d'une installation privative comprenant des terminaux large bande, équipée de dispositifs de filtrage selon la présente invention, - la figure 2B représente le schéma d'une installation privative comprenant des systèmes « HomePNA », équipée de dispositifs de filtrage selon la présente invention, les figures 3A et 3B représentent le schéma de principe du dispositif selon l'invention, le schéma de la figure 3B étant une variante du principe représente sur la figure 3A, la figure 4 représente le schéma de fonctionnement du dispositif lorsque le terminal (TBE) bande étroite est raccroché, la figure 5 représente le schéma de fonctionnement du dispositif lorsque le terminal (TBE) bande étroite est décroché, la figure 6 représente un schéma d'une installation équipée du dispositif selon l'invention dans le cas où tous les terminaux bande étroite sont raccrochés, la figure 7 représente un schéma d'une installation équipée du dispositif selon l'invention dans le cas où un terminal bande étroite serait décroché, la figure 8A représente un schéma selon un premier mode de réalisation du dispositif de l'invention dans une première variante, - la figure 8B représente une variante d'exécution selon la figureδA , la figure 9 représente un schéma selon le premier mode dans une deuxième variante,
la figure 10 représente un schéma d'une variante d'exécution de l'isolateur, la figure 11A représente un schéma selon le premier mode de réalisation, d'une troisième variante, la figure 11B représente un schéma selon le premier mode de réalisation, d'une quatrième variante , la figure 12 représente un schéma d'un deuxième mode de réalisation du dispositif selon
1 ' invention,
La figure 13, représente une deuxième variante du deuxième mode de réalisation,
Les figures 14 et 15, représentent un troisième mode de réalisation adaptés respectivement au premier et deuxième modes,
La figure 1G, représente un exemple de réalisation selon la figure 14,
La figure 17 représente un schéma illustrant l'affaiblissement d'adaptation dans deux cas distincts de la technique antérieure et dans une variante de l'invention,
La figure 18 représente un schéma illustrant les courbes d'impédance d'entrée des filtres dans le cas de l'état de la technique et dans une variante de l'invention,
La figure 19 représente un schéma illustrant les courbes de bruit en sortie des filtres,
La figure 20, représente un mode préférentiel de réalisation combinant la deuxième variante du deuxième mode (figure 13 ) et le troisième mode de réalisation (figure 15) .
Comme cela est illustré sur le schéma de la figure 2A, le dispositif de filtrage peut être un équipement indépendant à insérer dans l'installation privative IPC devant un terminal bande étroite TBE1, TBE2, TBE3 (par exemple entre la prise murale PI et le connecteur Cl du TBE1), ou être directement intégré au TBE (par exemple dans le cordon exemple : TBE3, D3 ou intégré dans le terminal exp:TBE4).
Le dispositif peut également être installé de manière à isoler plusieurs terminaux bande étroite qui seraient raccordés simultanément sur ce même dispositif .
Sur la figure 2B, les dispositifs de filtrage conformes à l'invention permettent d'isoler le terminal bande étroite TBE1 de l'installation par rapport aux signaux large bande des systèmes « HomePNA » TLB1 et
TLB2.
Une installation privative pourra comporter, comme l'illustre les figures 2A et 2B, une pluralité de dispositif de filtrages passe-bas avec isolateur intégré, placé devant (ou dans) un ou plusieurs terminaux TBE de cette installation privative
Le dispositif de filtrage selon l'invention combine une fonction de filtrage passe-bas F et une fonction d'isolation I du filtre lorsque le terminal TBE associé est dans un état raccroché.
Les fonctions de filtrage et d'isolation peuvent être physiquement distinctes ce qui correspond à un premier mode de réalisation de l'invention (figures 8A,
8B,9, 11A, 11B) ou imbriquées ce qui correspond à un deuxième mode de réalisation (figure 12) décrits dans la suite de la description.
Le comportement du dispositif de filtrage selon l'invention est le suivant :
Lorsqu'un TBE est décroché, le dispositif se comporte comme un filtre passe-bas pour les fréquences du service bande étroite considéré
(analogique ou RNIS), et présente au TBE une impédance qui lui est adaptée.
Lorsque le TBE est raccroche, le dispositif isole la fonction de filtrage. - Lorsque le TBE est raccroche, le dispositif n'interdit pas a transmission du courant de sonnerie vers le TBE ( il est transparent au signal de sonnerie) . Le dispositif garantit donc la transparence entre les services bande-étroite et les services large-bande (xDSL) quel que soit le nombre de terminaux installés dans l'installation privative IPC.
Avantageusement, le dispositif selon l'invention ne remet pas en cause le type de configuration associé au filtrage distribué. En particulier, le dispositif peut éventuellement être mis en place par le client lui-même selon les trois alternatives déjà citées :
Dans le cas du terminal TBE 1 : le dispositif indépendant est raccorde sur la prise téléphonique ;
Dans le cas du terminal TBE 2 : le dispositif est insère dans le cordon du terminal ; Dans le cas du terminal TBE 3 : le dispositif est intégre dans le terminal.
On va maintenant se reporter aux figures 3A , 4 et 5 illustrant les schémas fonctionnels d'un dispositif de filtrage Dn conforme à l'invention.
Le dispositif Dn est connecte a un accès Cn du réseau de téléphonie ( IPC) .
Le dispositif comporte un isolateur I associé au filtre passe-bas F, laissant une voie pour le passage du signal de sonnerie S.
L'état du dispositif lorsque le terminal TBEn est raccroché est illustré par la figure 4:
-dans ce cas le dispositif isole le filtre passe- bas du reste de l'installation IPC. L'impédance résultante de l'installation n'est donc pas affectée par la présence d'un (ou plusieurs) dispositif ( s )
Le dispositif ne perturbe pas le courant de sonnerie .
On pourra prévoir éventuellement d' insérer dans le dispositif des inductances (équivalent a un filtre F' d'ordre 1) devant l'isolateur I .
L'état du dispositif lorsque le terminal TBEn est décroché est représenté sur la figure 5.
Le dispositif se comporte comme un filtre passe-bas pour les fréquences du service bande étroite considéré (analogique ou RNIS) .
Le dispositif présente une impédance adaptée côté terminal TBEn pour les mêmes fréquences.
Le dispositif reste transparent au signal de sonnerie.
Comme on peut le voir sur la variante du schéma de principe de la figure 3B, il est également possible de concevoir un dispositif combinant la fonction
'Isolateur d'impédance' avec plusieurs filtres passe- bas associés .
Dans ce cas l'isolateur agit globalement sur l'ensemble des filtres passe-bas Fzl et Fz2 qui lui sont rattachés : transparent lorsqu' au moins un TBE est
décroché, et isolant lorsque tous les TBE sont raccrochés .
Les filtres passe-bas peuvent présenter des impédances distinctes ou semblables. II est donc possible de raccorder un TBE sur chaque sortie du dispositif, dès lors que l'impédance entre le TBE est adaptée à celle présentée par la sortie du filtre passe-bas considéré.
Dans certains pays, les TBE déployés sont susceptibles de se ranger selon plusieurs types d'impédance, par exemple les postes téléphoniques à impédance 600 Ohms, et ceux a impeαance Complexe (ex conformes à la TBR21). Ce mode de présentation permet donc de concevoir un dispositif 'dual' : c'est à dire présentant deux sorties de filtrage passe-bas dont les impédances de sortie seraient représentatives de la majorité des TBE existant dans le pays considéré. Suivant les caractéristiques du TBE, l'usager serait alors invite à le raccorder sur la sortie appropriée du dispositif : par exemple la sortie adaptée 600 Ohms, ou la sortie adaptée pour une impédance Complexe. Le même concept peut également s'appliquer au cas d'un dispositif présentant plusieurs sorties correspondant à différents types de filtres passe-bas (ex : une sortie sur un LPF d'ordre 2, et une autre sur un LPF d' ordre 5...) . Pour des raisons de simplicité αes schémas, les modes de réalisation préfères figures 8A et 11A décrits plus loin ne reprennent pas ce concept, bien qu'ils soient adaptés à une telle réalisation.
En revanche le deuxième mode de réalisation représenté sur les figures 12 et 13 ne le permet pas.
On a représente sur la figure 6 un schéma illustrant la connexion de plusieurs terminaux TBE1- TBEn dans le cas ou tous les terminaux sont raccroche Dans ce cas, l'impédance résultante de plusieurs dispositifs raccroches est élevée et ne dépend pas du nombre de dispositifs.
La figure 7 illustre une installation telle que représentée dans la figure 6 mais dans laquelle un terminal est décroche par exemple le terminal TBEn.
Le dispositif Du associe agit comme un filtre passe-bas adapte alors que les autres dispositifs Dl- Dn-1 se comportent comme des isolateurs.
Pour réaliser les fonctions isolation et filtrage passe-bas du dispositif, plusieurs variantes sont envisagées dans la suite de la description pour la mise en œuvre des deux modes de réalisation illustres sur les figures 3A et 3B
Les schémas donnes sur les figures 8A, 8B, 9, 10, 11A, 11B illustrent ces différentes variantes possibles d'un premier mode de réalisation.
Bien entendu d' autres assemblages de composants peuvent êtres prévus pour réaliser les fonctions décrites conformément a l'invention.
Premier mode de réalisation :
Première variante figure 8A :
Le dispositif comprend un isolateur I a diodes de commutation D têtes-bêches et un filtre F passe-bas d'ordre supérieur a 1 .
Le dispositif peut être réalisé en prenant n'importe quel type de filtre passe-bas LC d'ordre supérieur à 1 ou de conception différente.
Il peut être réalisé avec différents types de diodes et donc par la mise en série de plusieurs diodes ou par la mise en parallèle de plusieurs diodes.
Sur la figure 8A le filtre F est un filtre LC d'ordre 2 ( les références L correspondent à des inductances et C à des condensateurs) . Des inductances peuvent être placées entre l'accès
IPC et l'isolateur, dans ce cas, soit elles remplacent la première série d' inductances du filtre, soit elles s'ajoutent a cette première série.
Deuxième variante Figure 8B, telle que réalisée :
Chaque diode de commutation du type 1N4148 présente une tension de seuil de 0.6 V environ. L'ensemble des séries de 2 x 5 diodes en parallèle permet alors de filtrer tous signaux d'amplitude inférieure à 3 V crête à crête lorsqu'elles ne sont pas polarisées (c'est à dire lorsque le TBE est raccroché) .
Les inductances L utilisées ont une valeur de 10 mH (milli-Henry)
La capacité C à une valeur de 4.7 nF (nano-Farad) . Le mode de réalisation représenté sur la figure 9 correspond à la mise en cascade d'un filtre F' de type LC d'ordre 1, suivi de l'isolateur I à diodes de commutation tête bêche, suivi du filtre de type LC d' ordre 4 . Lorsque le terminal TBEn est décroche, l'ensemble se comporte comme un filtre LC d'ordre 5.
La figure 10 illustre une variante d'exécution pour l'isolateur consistant à mettre en série plusieurs diodes afin d'augmenter si besoin la tension de seuil
résultante. L'isolateur comporte un pont de diodes de commutation têtes-bêches sur chaque entrée du filtre.
Troisième variante : figure 11A : L' isolateur est constitué de diodes Zener tête- bêche disposées en séries
L' ensemble des remarques évoquées dans le précédant mode de réalisation s'applique également à ce cas (à l'exception de celles correspondant à la figure 12). En particulier, il peut être réalisé avec différents types de diodes Zener, ou par la mise en série de plusieurs diodes Zener tête-bêche.
Il est également possible de n'insérer qu'une seule paire de diodes Zener dès lors qu'elles sont disposées tête bêche (les deux sur le même fil ou une sur chaque fil) .
Quatrième variante telle que réalisée : Figure 11B : Ce dispositif met en œuvre des inductances de 10 mH, une capacité de 14.7 nF, et des diodes Zener BZX85C de tension de seuil inverse 8.2 V. D'autres valeurs auraient pu être utilisées. L'amplitude du signal résiduel émis par le système large bande intervient dans le choix du type de diodes.
Les paires de diodes Zener sont insérées entre les inductances et la capacité, d'une façon analogue au cas de la figure 9 (filtre d'ordre 1 placé avant l'isolateur), afin de diminuer le bruit en haute fréquence
Les diodes Zener sont montées tête bêche sur chaque fil de la paire téléphonique afin de tenir compte de la polarité de la ligne. Elles peuvent être disposées
anode contre anode ou cathode contre cathode indifféremment sur chacun des fils.
Deuxième mode de réalisation
Première variante : Figure 12
Une première variante de ce second mode est représenté sur la Figure 12 .
Dans ce cas, le dispositif comprend : un isolateur I constitue d'un pont de diodes P (de diodes à commutation D) et d' Bu moins un relais R ; et un filtre F passe-bas d'ordre 2 comprenant au moins un condensateur C. Le pont de diodes P permet de polariser le courant au niveau du relais R: - Le relais R ouvre le circuit de la capacité C du filtre F de type LC d'ordre 2 lorsque le terminal TBEn est raccroche. Le dispositif Dn se comporte alors comme un filtre d'ordre 1. Lorsque le terminal TBEn est décroche, le relais R ferme le circuit au niveau de la capacité C du filtre LC d'ordre 2. Le dispositif se comporte alors comme un filtre d'ordre 2. Dans l'exemple de réalisation qui a ete fait, on a pris des condensateurs Cp pour le pont de diode de 1 microFarad. Les diodes sont des diodes 1N4148 de 0,6 V. Les inductances du filtres font 10 mH, le condensateur C du filtre est de 14,7 nanoFarad.
Si le filtre LC est d'ordre supérieur a 2, il comporte plusieurs condensateurs, le même concept utilisant un relais R peut alors être étendu a chacun des condensateurs du filtre LC .
Tous types de relais sont susceptibles d' être mis en œuvre (pour exemple • relais a tige, photocoupleurs, photoFET, etc... ) .
Deuxième variante : figure 13 Une deuxième variante du deuxième mode de réalisation du dispositif est représentée sur la figure 13. Elle permet plus spécifiquement de répondre en outre au problème suivant :
Certains opérateurs ont développé des gammes de service spécifiques se rapportant à la téléphonie. Il s'agit par exemple de services de notification de message, ou d'identification de l'appelant, basés sur un format de type V23 par exemple (dénommés services Class par le déposant France Telecom) . La transmission de données de tels services se distingue par le fait qu'elle se produit en phase raccrochée du TBE.
A cette fin, les moyens de filtrage et d'isolation du dispositif considéré doivent être transparents à la transmission des messages associés à ces services, tout en restant conformes aux caractéristiques du dispositif.
Cette variante du dispositif constitue une solution répondant à ce besoin spécifique.
Selon cette variante, les moyens de filtrage comportent un filtre LC d'ordre 2, les moyens d' isolation sont placés de part et d' autres du condensateur Cl dudit filtre, et au moins deux autres condensateurs C sont placés en parallèle de l'ensemble. Les valeurs des capacités C sont calculées de façon à rester transparent aux signaux des services spécifiques considérés (V23 ) par exemple) .
Lorsque le TBE est raccroché, les condensateurs C sont transparents aux signaux des services considérés, tandis que les diodes isolent la capacité Cl du filtre
LC . Le comportement est conforme aux précédentes variantes décrites en phase raccrochée.
Lorsque le TBE est décroché, le condensateur Cl devient actif, et les capacités C sont court- circuitées. Le comportement est également conforme aux précédentes variantes décrites en phase décrochée.
Troisième mode de réalisation :
On va maintenant décrire un troisième mode de réalisation se rapportant au premier et au deuxième modes de réalisation. Il s'agit d'une option possible pour chacun de ces modes permettant de résoudre le problème suivant :
Les variantes de réalisation présentées comportent des diodes (par exemple des diodes Ξchotky, ou des diodes Zener voir figures 8A, 8B, 9, 10, 11A, 11B ,12 et 13) . Il a été supposé jusqu'à présent que de telles diodes présentent des capacités résiduelles négligeables (par exemple inférieures à lOpF, ou quelques dizaines de pF) . En réalité, il est possible voire vraisemblable que les composants utilisés présentent des capacités résiduelles non négligeables.
Dans une telle hypothèse, le dispositif est donc susceptible de présenter un minimum d' impédance dans la bande de fréquence des services large bande. Ceci aurait pour conséquence une diminution de leurs performances .
Pour résoudre ce problème, il est proposé de placer en entrée du dispositif (côté IPC) un premier filtre LC d'ordre 2 d'impédance élevée, appelé filtre d'entrée Fe . Les moyens de filtrage sont alors modifiés en ce qu' ils sont désormais scindés en deux composantes :
D'une part le filtre d'entrée Fe, et d'autre part des moyens de filtrages complémentaires Fc qui dépendent directement des moyens d'isolation.
Les figures 14 et 15 représentent respectivement le cas relatif au premier mode de réalisation
(isolateur et moyen de filtrage fonctionnellement séparés) et au second mode de réalisation (isolateur et moyens de filtrage fonctionnellement imbriqués) .
Quelque soit le mode de réalisation, lorsque le TBE est raccroché, le dispositif se comporte comme un filtre LC d'ordre 2 d'impédance élevée, calculée de telle sorte que la fréquence de résonance soit typiquement située entre celle des services large bande et celle des services bande étroite. II est supposé que la valeur du condensateur C2 du filtre d'entrée, est très supérieure à celle des capacités résiduelles des composants. On masque ainsi les capacités résiduelles des divers composants du dispositif, et d'une manière générale le filtre complémentaire Fc ainsi que le TBE.
Lorsque le TBE est décroche, le dispositif se comporte comme un filtre additionnant les composants du filtre d'entrée LC d'ordre 2 et du filtre complémentaire . La figure 16 montre un exemple base sur la quatrième variante du premier mode de réalisation. Un filtre d'entrée a été ajoutée a ce précèdent exemple. Le filtre complémentaire est un simple condensateur Cl. Lorsque le TBE est décroché, le dispositif se comporte alors comme un filtre LC d'ordre 2, additionnant les capacités Cl et C2.
Le comportement de cette variante de réalisation permet de pallier a l'existence des capacités résiduelles des composants notamment des diodes.
La mise en parallèle de plusieurs dispositifs tel que décrits est conforme aux exigences pour le raccordement d'un client à un service xDSL déjà formulées en début de description.
Plusieurs modes de réalisation ont été testés : Mode de réalisation avec isolateur à 5 diodes : Figure 8B,
Mode de réalisation avec diodes Zener : Figure 11B, Mode de réalisation avec pont de diodes et relais : Figure 12.
Ils ont été comparés à différents filtres passe- bas : filtres fournis par Alcatel : filtres d'ordre 1, simple inductance, L = 7 mH filtres fournis par Cisco : filtres d'ordre 2 adapté 600 Ohms, L = 7 mH et C = 33 nF filtres dit 'Z-2400' (conformes au propositions de Bob Beeman - Siemens) : filtres d'ordre 2 calculé ici pour une impédance de 2400 Ohms, et réalisés par les inventeurs de cette demande d'invention, L = 10 mH et C = .7 nF. filtres dit 'Z-1200' (conformes au propositions de Bob Beeman - Siemens) : filtres d'ordre 2 calculé ici pour une impédance de 1200 Ohms, et réalisés par les inventeurs de cette demande d'invention, L = 10 mH et C = 14.7 nF. filtres fourni par Excelsus : Figure 1B.
Ils ont été testés sur des IPC en faisant varier le nombre de 'TBE + dispositif (ou filtres) de 1 à 4 , et en faisant varier la longueur de câble de la partie réseau d'accès (entre le Central téléphonique et la réglette d'entrée d' IPC) .
Lorsque plusieurs dispositifs sont insérés, les tests ont été réalisés en activant (décroché) et désactivant (raccroché) un TBE, les autres étant tous désactivés (raccrochés) . Les paramètres testes sont de plusieurs nature (liste non exhaustive) :
Impédance d' entrée présentée au TBE dans différentes configurations
Return-loss (ou affaiblissement d'adaptation) - Bruit électrique relevé sur oscilloscope entre 0 et lOKHz ou entre 0 et 100kHz Comparaison des 3 modes de réalisation :
Le dispositif est conforme au comportement supposé : lorsque le TBE associé est raccroché, il se comporte comme un filtre d'ordre 1 (comme celui fourni par Alcatel) . Le nombre de dispositif dans l'IPC n'influe pas sur le Return-loss. Lorsque le TBE est décroché le dispositif de la variante Figure 12 se comporte comme un filtre d'ordre 2.
Il est cependant plus coûteux et complexe à réaliser que les autres prototypes : prix du photocoupleur-relais, et pont de diode nécessaire pour polariser le circuit. - Le dispositif de la variante Figure 8B est comparativement plus simple et moins coûteux. Ce mode de réalisation présente également l'avantage d'être compatible avec tout type de filtrage passe-bas. Il est également conforme aux résultats attendus.
Le dispositif de la variante Figure 11B représente à ce jour un bon compromis en terme de mode de réalisation : coût et simplicité de fabrication (ajout de 4 diodes Zener uniquement), fiabilité (pas de
relais...), performances équivalentes à la variante Figure 8B. Il présente de plus un bruit électrique plus faible.
Il peut toute fois être améliore en le modifiant conformément au troisième mode de réalisation (cf figure 16) .
1) Le phénomène de "Return Loss " ou
Affaiblissement d'adaptation : Les filtres A (commercialise par la société
Excelsus) et B (commercialise par la société Cisco) sont des filtres distribues utilises dans des installations et que l'on a pris pour montrer l'amélioration apportée par le dispositif conforme à l'invention.
Le tableau ci-dessous donne les mesures de « Return Loss » sur un accès filtre « cote TBE » lorsque l'IPC comprend 4 filtres.
La mesure est réalisée sur joncteur 600 Ohm et sur une longueur de ligne courte (75m) .
La figure 17 montre l'évolution de l'affaiblissement d'adaptation lorsque le nombre de dispositif ou filtre passe de 1 à 4. La longueur de ligne de la partie réseau d'accès est de 3400 m en câble 4/10. On note que la courbe correspondant à la variante réalisée avec cinq diodes n'évolue pas, alors que l'af aiblissement du filtre A (Excelsus
Js'effondre lorsqu'on passe de 1 a 4 filtres sur l'IPC.
2) L'impédance d'entrée :
Les mesures de l'impédance d'entrée du dispositif Dn et des filtres A et B lorsque le terminal est raccroché est illustrée respectivement par les courbes Zn, Za et Zb de la figure 18.
On remarque que par rapport aux deux autres filtres, l'impédance d'entrée de la variante Figure 8B est très élevée et n'a pas de fréquence de résonance. Elle présente une véritable isolation dans la bande de fréquences inférieure à lOKHz.
L'impédance d'entrée de la variante Figure 11A est semblable a celle de la variante de la Figure 8B
Ainsi, le dispositif selon l'invention permet d'offrir une solution de filtrage passe-bas répondant aux objectifs fixés et rappelés ci-dessous :
1. les caractéristiques ou spécifications de chaque dispositif sont identiques quel qu'en soit le nombre à installer sur l'installation IPC ; 2. le filtrage entre signaux bande-étroite (services analogiques ou RNIS) et large-bande (xDSL et HomePNA) ne dépend pas du nombre de dispositifs installés sur l'IPC.
3. les niveaux des paramètres qualifiant les services bande-étroite et large-bande ne dépendent pas du nombre de dispositifs installés sur l' IPC.
La figure 19 donne un relevé spectral du bruit électrique en sortie du dispositif de l'invention réalisé avec cinq diodes et du filtre A (Excelsus ) dans la bande 0-10 kHz. La réalisation de la figure 11A présente un bruit électrique inférieur à celui de la réalisation de la figure 8B et pratiquement identique a celui du filtre A (Excelsus) .
On va maintenant décrire un mode préférentiel de réalisation résultat de la combinaison de la deuxième variante du deuxième mode et du troisième mode de réalisation. Ce mode préférentiel est illustré par le schéma de la figure 20.
Pour le dispositif qui a été mis en œuvre on a pris, à titre d'exemple les valeurs suivantes : 2 inductances L de 10 mH chacune, 1 condensateur Cl de 14.7 nF,
1 condensateur C2 de 2.2 nF
2 condensateur C de lμF. A titre indicatif d'autres essais ont été effectués avec Cl= 24nF et C = 3 microF.
Le « dispositif Dn Class » est transparent aux services spécifiques (identification de l'appelant, notification de message...). Il ne dégrade pas les performances des services large bande, et d'une manière générale reste conforme à l'ensemble des caractéristiques formulées précédemment.
Il représente le meilleur compromis dès lors que le dispositif doit être transparent aux services
spécifiques évoqués dans le troisième mode de réalisation.
Le tableau ci-dessous donne les mesures d'affaiblissement d'adaptation (en dB en entrée de l'IPC), dans le cas où l'on dispose un dispositif Dn (selon la figure 20) et quatre dispositifs (selon la figure 20) en parallèle devant chacun des terminaux (cf. figures 6 et 7) .
Claims
1. Dispositif de filtrage pour un terminal bande étroite dans une installation privative raccordée à un réseau d'accès portant des services bande étroite (analogique ou RNIS) et des services large-bande (xDSL ou HomePNA), caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de filtrage passe-bas (F) et des moyens d'isolation (I) permettant au dispositif de présenter une impédance d'entrée élevée l'isolant de l'installation lorsque le terminal bande étroite est à l'état raccroché tout en laissant passer le signal de sonnerie.
2. Dispositif de filtrage selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens d'isolation comprennent des diodes Zener tête-bêche disposées en série.
3. Dispositif de filtrage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens d' isolation comprennent des diodes à commutation tête-bêche disposées en parallèle.
4. Dispositif de filtrage selon la revendication 1 2 ou 3, caractérisé en ce que les moyens de filtrage comportent un ou plusieurs filtres passe-bas.
5. Dispositif de filtrage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de filtrage comporte un filtre de type LC et en ce que les moyens d' isolation sont placés aux entrées dudit filtre. 1 !
6. Dispositif de filtrage selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les moyens de filtrage (F) comportent un filtre de type LC et en ce que les moyens d'isolation (I) sont placés entre les inductances et le condensateur dudit filtre.
7. Dispositif de filtrage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de filtrage et d' isolation sont fonctionnellement distincts.
8. Dispositif de filtrage selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérise en ce que en ce que les moyens de filtrage et d' isolation sont fonctionnellement imbriqués.
9. Dispositif de filtrage selon la revendication 8, caractérisé en ce que en ce que les moyens de filtrage et d'isolation comportent un filtre passe bas, un pont de diodes et au moins un relais.
10. Dispositif de filtrage selon la revendication 8, caractérisé en ce que les moyens de filtrage comportent un filtre (F) LC d'ordre 2, et en ce que les moyens d'isolation (I) sont places de part et d'autre du condensateur (Cl) dudit filtre et en ce qu'il comprend en outre au moins deux autres condensateurs (C ) chacun étant placé en parallèle sur l'ensemble formé par les moyens d' isolation et le condensateur du filtre.
11. Dispositif de filtrage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérise en ce que les moyens de filtrage comportent un filtre (Fe) LC d'ordre 2 d'impédance élevée, place en entrée du dispositif côté installation privative et un second filtre (Fc) couplé au premier dont l'activation dépend directement des moyens d'isolation (I).
12. Dispositif de filtrage selon la revendication 11, caractérisé en ce que le deuxième filtre comporte une capacité (Cl) en parallèle sur la capacité (C2) du filtre LC place dans les moyens d' isolation ou après lesdits moyens.
13. Dispositif de filtrage selon les revendications 10 et 11, caractérise en ce que les moyens d'isolation (I) sont placés après le condensateur (C2) du filtre LC, en ce que la capacité du deuxième filtre (Cl) est placée dans le dispositif d'isolation (I) et en ce que les deux autres condensateurs (C ) sont places, chacun en parallèle sur l'ensemble formé par les moyens d'isolation et le condensateur (Cl) du deuxième filtre.
14. Installation privative comprenant au moins un terminal bande-etroite, au moins un terminal bande- large, raccordes à un reseau d' accès portant des services bande-etroite et des services large-bande, caractérisé en ce qu'elle comporte au moins un dispositif de filtrage selon l'une des revendications précédentes .
15. Installation privative selon la revendication 14, caractérise en ce que le dispositif est place en entrée du terminal bande-etroite sur l'accès du reseau ou sur le cordon reliant le terminal au reseau.
16. Installation privative selon la revendication 14, caractérisé en ce que le dispositif est placé dans le terminal bande-troite.
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