FR2557404A1

FR2557404A1 - Procede de transmission d'informations a bas debit sur liaison numerique en service et installation de communication en comportant application

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Publication number: FR2557404A1
Application number: FR8320716A
Authority: FR
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1983-12-23
Filing date: 1983-12-23
Publication date: 1985-06-28
Also published as: FR2557404B1

Abstract

UN PROCEDE DE TRANSMISSION, UTILISABLE NOTAMMENT POUR TRANSMETTRE DES INFORMATIONS DE SURVEILLANCE OU D'ALARME ENTRE TERMINAUX 10 ET REPETEURS 24 DE LA LIAISON, EST BASE SUR L'EMISSION D'INFORMATIONS A BAS DEBIT EN FAISANT APPARAITRE DES SEQUENCES PARTICULIERES DANS LES MESSAGES DE COMMUNICATION NORMAUX. ON FAIT APPARAITRE CES SEQUENCES PAR MODIFICATION DES SEQUENCES APPARTENANT AU MESSAGE ET PROCHES DES SEQUENCES PARTICULIERES, QUI PEUVENT NOTAMMENT ETRE DES SEQUENCES INTERDITES. L'INFORMATION EST RECUE PAR IDENTIFICATION DE LA PRESENCE REPETEE D'UNE DESDITES SEQUENCES PARTICULIERES LORSQUE CES SEQUENCES PARTICULIERES SONT DES SEQUENCES INTERDITES PAR LE CODAGE DU MESSAGE, DE LA PRESENCE D'UNE DESDITES SEQUENCES PARTICULIERES AVEC UNE PROBABILITE SUPERIEURE A CELLE DES AUTRES SEQUENCES DE MEME LONGUEUR DANS LE CAS DE MESSAGES NON CODES.

Description

Procédé de transmission d'informations à bas débit sur liaison numérique. en service et installation de communication en comportant application
L'invention concerne la transmission d'informations à bas débit sur une liaison numérique alors que cette dernière est en service et transmet des messages sous forme de séquences successives d'éléments binaires. Elle trouve une application particulièrement importante constituée par la transmission d'informations de surveillance à bas débit entre les terminaux et les répéteurs d'une installation de communication sur liaison numérique . La transmission d'informations de surveillance, telles que résultats de mesures, états de commutation, alarmes, permet d'assurer une maintenance préventive en faisant apparaître les emplacements où la probabilité d'une panne prochaine est élevée et/ou de déclencher la commutation d'un organe mis en redondance.

Diverses solutions ont été envisagées pour transmettre des informations de surveillance à bas débit entre les terminaux et les répéteurs d'une liaison numérique, alors que cette dernière est en service.

Une première solution consiste évidemment à employer un support de transmission spécifique, distinct du support de transmission des informations utiles. Cette solution accroît le coût. Si le support additionnel est de même nature que le support des informations utiles, la fiabilité du support de télésurveillance est du même ordre que celle du système principal. Si on utilise un support de nature différente (par exemple un câble coaxial en cas de système de transmission sur fibres optiques) ,l 'espacement des répéteurs et les autres caractéristiques seront toujours imposés par celui des systèmes qui est le plus défavorable.

Une seconde solution consiste a véhiculer les informations de surveillance sur le même support que les informations utiles par multiplexage en fréquence. Les informations de télésurveillance sont insérées dans une fraction du spectre où le train numérique d'informations utiles présente un trou.

I1 faut alors séparer les deux canaux de transmission a chaque répéteur, les régénérer indépendamment et les superposer pour les ré-émettre. L'inconvénient de cette solution tient à l'augmentation de puissance consommée et, surtout, au fait qu'en cas de panne sur la voie de télésurveillance on ne peut consulter aucun des répéteurs situés en aval de la panne sur le support de transmission.

On proposé également une solution qui a l'avantage, sur les deux précédentes, d'utiliser à la fois les mêmes supports et les mêmes équipements de régénération pour la télésurveillance et pour le train numérique d'informations utiles, en utilisant le fait que ce dernier se présente sous forme d'un multiplex dont la trame comporte un mot de verrouillage de trame d'une longueur déterminée, égale à n éléments binaires ou "bits", répété tous les m bits d'information. On peut utiliser une partie deys n bits du mot de verrouillage de trame pour transmettre les informations de télésurveillance. A chaque répéteur et à chaque commande à adresser à un répéteur sera associé un mot particulier de verrouillage de trame, correspondant à l'adresse du répéteur et à la nature de l'ordre. Le répéteur n'a plus qu'a reconnaître le mot de verrouillage pour déclencher l'action souhaitée.Cette approche permet également au répéteur d'émettre un message par modification du mot de verrouillage de trame suivant un code pré-établi.

Cette solution n'est pas non plus satisfaisante, car elle présente des inconvénients, dont la nature change selon que le mot de verrouillage de trame est court ou long.

Si ce mot est court, par exemple s'il comporte cinq à huit bits, il existe une probabilité élevée qu'il soit
imité par les informations insérées entre deux mots de verrouillage. Un dispositif de reconnaissance synchrone devient donc nécessaire pour reconnaître les informations de télésurveillance, ce qui complique considérablement le système et le rend peu fiable. Si au contraire le mot de verrouillage de trame est long, par exemple douze bits ou davantage, l'inconvénient ci-dessus disparaît mais le nombre d'éléments logiques et à retard requis est important et l'encombrement et la consommation deviennent excessifs, surtout si l'on souhaite disposer d'un débit appréciable pour les informations de télésurveillance.

L'invention vise notamment à fournir un procédé de transmission d'informations à bas débit sur liaison numérique en service répondant mieux que ceux précédemment connus aux exigences de la pratique, notamment en ce qu'il autorise la transmission à un débit appréciable sans exiger de support supplémentaire et sans complication notable des répéteurs et, notamment, de leur dispositif de régénération.

Dans ce but, l'invention propose notamment un procédé suivant lequel on émet l'information à bas débit en faisant apparaître des séquences particulières dans les messages par modification de séquences existantes, proches des séquences particulières, appartenant au message ; et on détecte l'information par identification de la présence répétée d'une desdites séquences particulières lorsque ces séquences particulières sont des séquences interdites par le codage du message, de la présence d'une des séquences particulières avec une probabilité supérieure à celle des autres séquences de même longueur dans le cas de messages non codés.

L'invention présente un intérêt particulier dans le cas, fréquent dans la pratique, de communication de messages codés suivant un code à redondance. A ce stade, il peut être utile de rappeler l'intérêt que présente un tel codage des données à transmettre, indépendamment même de la présente invention. Le codage élimine les longues séquences d'éléments binaires ou "bits" identiques. Il facilite la récupération du rythme pour les régénérations dans les répéteurs.

Il permet de créer des "trous" dans le spectre de fréquence du signal transmis et notamment d'éliminer la fréquence " O " afin d'autoriser l'utilisation d'un support ne trans- mettant pas cette fréquence. I1 permet de réduire la bande passante nécessaire et offre des possibilités de correction des erreurs.

Le codage a l'émission fait correspondre, à un mot entrant de n symboles binaires, un mot sortant de m symboles choisis dans un alphabet de Q symboles. I1 y a redondance lorsque 9m est supérieur à 2n Généralement, le codeur a l'émission possède plusieurs états et les transitions entre ces états dépendent du mot entrant et du mot ou des mots précédents. Le mot sortant dépend de l'état du codeur et du mot entrant. Le critère de transition entre états est généralement la limitation de la somme numérique courante
t t
Z " 1 " entrants - Z " O " entrants ou le nombre de mots consécutifs identiques entrants.

La correspondance entre mot entrant et mot sortant peut être réalisée par adjonction de bits de parité au mot entrant. Elle peut aussi être effectuée par un syndrome calculé à partir du mot entrant. Mais à chaque état du codeur correspond toujours une relation bi-univoque entre un mot entrant et un mot sortant.

A la réception, le décodeur se synchronise sur le mot sortant du codeur d'émission en vérifiant son appartenance à l'alphabet ou l'exactitude du syndrome. Il sectionne le train qu'il reçoit en blocs de m symboles. Si les blocs ainsi découpés n'appartiennent pas aux mots autorisés plusieurs fois consécutivement, le décodeur déclenche une recherche de verrouillage en décalant le découpage d'un symbole, puis éventuellement d'un autre, jusqu'a ce que les blocs correspondent à des mots du code.

Dans un code redondant, la table de transcodage du codeur à l'émission exclut Qu~2" mots de m symboles. On fait ainsi apparaître que certaines séquences de bits sont interdites, quelle que soit leur position dans le train numérique par rapport aux mots codés. Dans le cas d'un codeur à un seul état, ce sont les mots exclus par la table de transcodage qui sont interdits. Dans le cas d'un codeur a plusieurs états, l'ensemble des Qm mots possibles peut être employé par les différentes tables de transcodage correspondant à chacun des états. Ce sont alors des suites de mots qui sont interdites.

Dans tous les cas où le codeur donne naissance à un train numérique ayant des séquences interdites, on peut insérer l'information à bas débit dans les messages sous forme de séquences interdites générées par modification d'un seul élément binaire de mots du message affectés chacun à une des séquences interdites.

Les séquences transformables en séquences interdites par inversion d'un seul élément binaire apparaissent de fa çon aléatoire dans le train numérique, à une fréquence moyenne qui dépendra de la longueur de la séquence retenue.

Dans tous les cas, pour éviter toute ambiguité due à ce qu'une séquence interdite peut être provoquée par une erreur, la transmission d'informations à bas débit impliquera, pour chaque symbole à émettre à bas débit, la répétition de la transformation sur toutes les séquences susceptibles d'être transformées en la même séquence interdite (ou en toutes les séquences interdites appartenant à un sous-ensemble caractéristique du symbole à émettre) plusieurs dizaines de fois consécutives.

En l'absence de transmission à bas débit, la présence de séquences interdites peut indiquer l'existence d'erreurs.

Mais la transmission à bas débit présente deux propriétés qui permettent de l'identifier.

- Les séquences interdites correspondant à un symbole d'information transmis à bas débit appartiennent à un sousensemble de l'ensemble des séquences interdites qui peuvent être générées par l'apparition d'erreurs. Ces symboles du sous-ensemble apparaîtront avec une fréquence plus élevée que les autres en cas de transmission à bas débit.

Si par exemple les séquences de cinq " O " et cinq " 1 " sont détectées, un symbole d'information bas débit " O " sera constitué par la génération de plusieurs séquences de cinq " O " pendant un temps déterminé, tandis qu un " 1 sera constitué par la répétition de séquences interdites de cinq " 1 ", cela de façon mutuellement exclusive.

Pour dissocier les erreurs des informations transmises a bas débit, il suffit de détecter séparément les séquences qui correspondent à un symbole d'information " O " et celles qui correspondent à un symbole " 1 ". La présence, pendant la durée d'émission d'un symbole à bas débit, de séquences interdites sur l'un des détecteurs exclusivement ou quasi exclusivement, indiquera une information, tandis que la présence de séquences interdites sur les deux détecteurs pendant la durée d'un symbole a bas débit indiquera des erreurs.

- Les séquences interdites apparaissent en bien plus grand nombre lors d'une transmission d'informations que dans le cas d'une liaison dégradée. Dans le premier cas en effet, la génération est systématique puisque toutes les séquences susceptibles d'être transformées dans la séquence à émettre sont modifiées pendant la durée d'émission du symbole à bas débit. Au contraire, dans le second cas, la génération de séquences interdites est proportionnelle au taux d'erreurs. On peut donc dissocier les erreurs des informations par le nombre de séquences interdites qui apparaissent par unité de temps.

On voit donc qu'il est possible et avantageux de réaliser également, par recherche des séquences interdites, la présence d'erreurs ou de paquets d'erreurs, en particulier au niveau des répéteurs. Cette détection d'erreurs aura un rendement acceptable lorsque la table de transcodage est telle que la probabilité d'apparition de séquences interdites en cas d'erreur est élevée. Ce n'est pas le cas dans le cas du code 4B/3T utilisé dans les liaisons à 140 Mbits/s sur câble, où la détection des séquences interdites de cinq O O ", six " 1 " et six " -1 " ne permet de reconnaître que 1% des erreurs. Mais, par contre, des tables de transcodage optimisées permettent d'atteindre des rendements voisins de 0,5 et de faire une localisation de panne satisfaisante, ce qui n'était nullement évident a priori.

L'invention propose donc un procédé d'évaluation du taux d'erreurs sur une liaison numérique en service, transmettant un message codé, pour faire correspondre, à chaque mots entrant de n éléments binaires, un mot sortant de m symboles appartenant à un alphabet de Q symboles, avec Qm > 2n, caractérisé en ce qu'on détecte, dans le train numérique transmis par la liaison, l'apparition de séquences de symboles interdites, quelle que soit leur position.

Ce procédé de détection d'erreur présente de nombreux avantages sur ceux utilisés jusqu'à présent. En effet, les processus de détermination du taux d'erreur actuels présentent des limitations ou des inconvénients qui les rendent peu satisfaisants. Parmi ceux qui utilisent la redondance du signal, le procédé consistant à ajouter une trame sur le multiplex numérique par insertion d'un mot de verrouillage tous les p bits d'information et à rechercher cette trame à la réception complique notablement les circuits de synchronisation. Le procédé consistant à vérifier, sur un signal codé, si les blocs de m symboles successifs reçus vérifient bien les règles de codage, présente le même inconvénient, à savoir la complexité des circuits nécessaires.Les procédés consistant, en cas de code à somme numérique bornée, à détecter les dépassements de la somme numérique courante, sont inapplicables aux débits élévés, dépassant 140 Mbits/s, actuellement utilisés.

Au contraire, le procédé suivant l'invention, dans lequel on détermine l'apparition de mots ou de suites de mots interdits par la table de transcpdage, a le grand intérêt de ne pas requérir le sectionnement préalable du train numérique en mots, donc d'écarter les impératifs de synchronisation, puisqu'il suffit de détecter les séquences interdites quelle que soit leur place dans le message transmis.

Cette détection est encore facilitée du fait qu'en transmission numérique on utilise de préférence des codes pour lesquels n et m sont petits, ce qui conduit à des séquences interdites de quelques symboles seulement.

Ainsi, le code CMI 1B/2B, dont il sera de nouveau question plus loin, fait correspondre
- un " O " entrant au mot sortant " 01
- un " 1 " entrant alternativement à " 11 " et " 00
Dans ce cas, deux séquences de quatre bits sur seize sont interdites et apparaissent chacune avec une probabilité de 0,15625 en cas d'erreur. La recherche de ces séquences donne donc déjà une indication significative.

La détection et la localisation d'erreur présente évidemment un intérêt tout particulier du fait que la transmission d'informations à bas débit permet de commander la mesure et de ramener ces résultats au terminal, qui est accessible alors que l'accès au répéteur peut être très laborieux (cas d'un câble sous-marin par exemple).

L'invention propose également des installations permettant de mettre en oeuvre les procédés ci-dessus définis, et notamment une installation de communication comportant une liaison numérique reliant des terminaux d'émission et de réception de messages, installation comportant des moyens supplémentaires de transmission d'informations à bas débit, caractérisée en ce que les moyens comportent un émetteur de séquences particulières par modification de séquences qui sont proches de ces séquences particulières et qui interviennent dans la transmission normale des messages, et un récepteur capable d'identifier la présence desdites séquences particulières ou leur présence avec une probabilité plus élevée que celle des autres séquences de même longueur dans les messages.

Un récepteur d'identification peut notamment être placé dans chacun des répéteurs intercalés sur la liaison numérique et être associé avec des moyens d'émission permettant par exemple de retourner des indications de service ou des indications sur le taux d'erreur présent sur la ligne vers l'un ou/et l'autre des terminaux.

L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit de modes particuliers d'exécution donnés à titre d'exemples non limitatifs. La description se réfère aux dessins qui l'accompagnent, dans lesquels
- la Figure 1 est un schéma de principe d'une fraction d'une installation de liaison numérique permettant la transmission à bas débit d'informations de télésurveillance ;
- la Figure 2 est un schéma d'émetteur de séquences 00000 et 11111 insérable dans le terminal de l'installation de la Figure 1 ;
- la Figure 2A est un schéma montrant une variante de réalisation du circuit d'identification de séquences 0000 ou 1111 de l'émetteur de la Figure 2
- la Figure 3 est un schéma de détecteur de séquences 00000 et 11111 également utilisable dans l'installation de la Figure 1 ;;
- la Figure 4 est un schéma d'émetteur-récepteur de séquences interdites pouvant remplir les fonctions des circuits des Figures 2 et 3
- la Figure 5 est un schéma de circuit de modification de séquences utilisable dans la partie réception d'un terminal pour détecter les séquences 00000 et les transformer en 00001 et 11110, respectivement
- la Figure 6 est un schéma de principe d'un circuit de reconnaissance de l'émission d'une suite de séquences 00000 ou 11111
- la Figure 7 est un schéma de circuit destiné à reconnaître l'apparition répétitive d'une séquence longue et à élaborer la commande correspondante dans un répéteur de l'installation ;;
- la Figure 8 est un schéma de circuit de reconnaissance de l'adresse du répéteur et de la commande a exécuter par ce répéteur
- la Figure 9 est un schéma de modificateur de séquence 00001, 00010, 00100, 01000 en la séquence 00000, modificateur destiné à une installation utilisant un signal non codé
- la Figure 10 est un schéma de circuit série de détection de quatre " 1 " consécutifs
- les Figures 11 et 12 sont des schémas de circuit, respectivement parallèle et série, de détection de quatre " O " consécutifs
- la Figure 13 est un schéma de circuit parallèle de détection de quatre symboles identiques consécutifs ;;
- la Figure 14 est un schéma de circuit de détection des dix séquences interdites de cinq symboles sur le code
CMI
- les Figures 15 et 16 sont des schémas de circuit détectant le premier la séquence 11x11, le second l'ensemble de séquences 1ex10, DDxDO et 11x11.

On décrira tout d'abord un procédé et un dispositif de transmission d'informations à bas débit dans une installation où le signal utile est codé. Dans ce cas, la transmission à bas débit reposera sur l'émission et la détection de séquences interdites par le codage. On considérera plus particulièrement le cas d'une installation dans laquelle le codage fait correspondre, suivant son état, un mot sortant de m symboles à un mot entrant de n symboles. Les symboles entrants sont gé néralement binaires, tandis que les mots sortants sont Qaires (c'est-adire choisis dans un alphabet de Q symboles). En règle générale, ce type de codage présente une redondance, en ce sens qu'on a Qm > 2n.

Certains mots de m symboles se trouvent alors interdits par le codage.

De même, le codage peut être tel que certaines séquences de symboles soient prohibées, mais ce dernier point est sans incidence sur la présente invention.

Il existe de nombreux codes qui répondent à cette condition, notamment ceux qui sont normalisés à la jonction par le C.C.I.T.T. On peut notamment citer les codes CMI normalisés à la jonction par le
C.C.I.T.T. La table de transcodage pour passer d'un code NRZ au code CMI/1B/2B par exemple est la suivante
TABLE 1

<tb> NRZ <SEP> | <SEP> CMI
<tb> <SEP> Etat <SEP> I <SEP> Etat <SEP> II <SEP>
<tb> <SEP> O <SEP> 01 <SEP> DI <SEP>
<tb> <SEP> 1 <SEP> 00 <SEP> 11
<tb>
Dans ce code, le mot interdit est " 10 " et les plus courtes séquences interdites sont " 0000 " et " 1111 ".Le nombre de séquences interdites augmente au fur et à mesure que l'on considère un nombre de bits plus élevé : il passe de deux séquences pour quatre bits à dix séquences pour cinq bits, trente séquences pour six bits,...

On retrouve des séquences interdites pour d'autres codes. Par exemple, pour un code 5B/6B mono-alphabet, la table de transcodage est:
TABLE 2
NRZ 5B/6B 00000 001100 00001 100010 00010 100100 00011 001010 00100 001001 00101 001011 00110 001101 00111 001110 01000 010001 01001 010011 01010 010101 01011 010110 01100 011001 01101 011010 01110 011100 01111 011110 10000 100001 10001 100011 10010 100101 10011 100110 10100 101001 10101 101010 10110 101100 10111 101110 11000 110001 11001 110010 11010 110100 11011 110110 11100 110101 11101 011011 11110 011101
11111 110011
Trente-deux mots sont interdits ; les séquences interdites sont au nombre de deux pour cinq bits, de six pour six bits, etc.

La même désignation 5B/6B recouvre encore d'autres codes.

D'autres encore existent sous d'autres désignations, telles que 3B/4B, 3B/4T, etc. Leur faculté d'être utilisés pour des transmissions d'informations à bas débit dépend du nombre et de la longueur des séquences interdites disponibles.

Lorsque la redondance ajoutée au train entrant dépend du présent ou du passé proche, on disposera en général d'un nombre appréciable de séquences interdites de faible longueur; si au contraire cette redondance dépend d'un passé lointain, les séquences interdites sont plus rares et plus longues, ce qui rend plus difficile la mise en oeuvre de l'invention, sans pour autant l'exclure.

Dans tous les cas, on émettra un message de télésurveillance en modifiant le train numérique pour faire apparaître des séquences interdites. La Figure 1 montre la constitution de principe d'un terminal et d'un répéteur sur une installation de liaison numérique à télésurveillance suivant l'invention. La partie émission 12 du terminal 10 comporte, en plus de l'interface de jonction 14, du multiplexeur embrouilleur 16 et du codeur 18 relié au support de transmission 20, l'émetteur à bas débit. Ce dernier peut être regardé comme composé de trois sous-ensembles. Le premier détecte l'apparition de certaines séquences qui seront proches (au sens de la distance de Hamming) des séquences interdites que l'émetteur est susceptible d'émettre. Le deuxième sous-, ensemble détermine, en fonction du message bas débit à envoyer, quelles séquences devront être modifiées et il autorise cette émission.Le troisième sous-ensemble, constitué par un modificateur de séquence 22, agit sur le codeur 18 pour commander les inversions de bits nécessaires.

Par exemple, dans le cas d'un code 5B/68 mono-alphabet, du genre donné par la Table II, pour lequel les séquences 00000 et 11111 correspondent à des informations de télésurveillance, le premier sous-ensemble sera prévu pour reconnaître l'apparition, dans le train numérique, de quatre symboles consécutifs identiques. Le second sous-ensemble détermine lesquelles de ces séquences doivent être modifiées par inversion du symbole qui suit les quatre symboles consécutifs identiques. Le troisième sous-ensemble provoquera l'inversion des symboles nécessaires pour émettre le message souhaité.

Chacun des répéteurs 24, tels que celui montré sur la
Figure 1, comportera, en plus de l'amplificateur 26 et du régénérateur 28 habituel, un détecteur de séquences interdites 30 similaire à celui qui, dans la partie émission du terminal, reconnaît la séquence proche. La sortie de ce détecteur de séquence attaquera une unité de traitement 32 comportant des sorties et des entrées 34 de commande d'organe ou d'émission de mesure. Les informations en retour seront traitées par l'unité 32, puis appliquées a un circuit 36 de modification de séquence avant renvoi sur le support de transmission 20.

Dans la partie réception 38 de chaque terminal, on trouvera, en plus du décodeur 40, du démultiplexeur-débrouilleur 42 et de l'interface de jonction 44 classiques, une unité de réception des informations de maintenance alimentée par un détecteur 46 des séquences interdites.

La fonction de détection des séquences proches d'une séquence interdite à modifier peut être réalisée, dans la partie émission 12, par un circuit du genre montré en Figure 2 lorsqu'on cherche à détecter quatre symboles identiques consécutifs (0000) et (1111). Ce dispositif, qui constitue le premier sous-ensemble de l'émetteur d'informations à bas débit, comporte trois portes logiques en cascade 48, 50 et 52, dont les deux entrées reçoivent le même signal, retardé sur l'une des entrées par un élément à retard égal à la durée
T d'une impulsion unitaire. Dans le cas montré en Figure 2, ce premier sous-ensemble comporte une porte OU NON EXCLUSIF 48 et deux portes ET 50 et 52 en cascade.Le second sousensemble comporte une porte logique ET 54 qui reçoit, sur une entrée, la sortie de la porte 52, sur une seconde entrée 56, l'ordre d'autorisation d'émission et, sur une troisième entrée, le signal représentatif du symbole à émettre. fourni par une porte OU NON EXCLUSIF 58 dont les entrées reçoivent, l'une, le symbole, l'autre le bit du train numérique en coïncidence de temps. L'ensemble des portes logiques fonctionne ainsi au rythme du signal numérique. La modification est effectuée dans un troisième sous-ensemble, fonctionnant par inversion du signal du train num-érique, comportant une porte OU EXCLUSIF 60 qui reçoit, sur une entrée, le train numérique-, sur l'autre, le signal de sortie de la porte 54 par l'intermédiaire d'un élément à retard 62.

Le premier sous-ensemble de l'émetteur d'informations, destiné à détecter la présence de quatre symboles identiques consécutifs, peut avoir des constitutions très diverses. I1 peut par exemple avoir celle montrée en Figure 2A, c'est-adire être constitué par une porte ET 51 à quatre entrées, fonctionnant à la vitesse de modulation du signal, et trois éléments 53 fournissant chacun un retard T. La sortie 55 prend la valeur " 1 " si toutes les entrées sont à " 1
Elle fournira donc une impulsion de durée au moins égale à
T lorsqu'apparaît une séquence 1111. En utilisant deux circuits du même type, dont l'un reçoit le signal complémenté, on peut détecter les deux séquences de quatre symboles identiques consécutifs.

Les éléments à retard peuvent être constitués par des bascules. Mais cette solution a l'inconvénient d'augmenter le nombre de composants actifs fonctionnant à grande vitesse et d'exiger une horloge de commande. I1 est généralement plus avantageux d'utiliser des lignes à retard analogiques. A haut débit, ces lignes à retard peuvent être constituées par des tronçons courts de câble coaxial insérés entre les entrées de la porte logique. Pour le code CMI et une vitesse de transmission de 140 Mbits, l'impulsion unitaire dure 3,5 ns et un câble coaxial de 60 cm suffit pour fournir un retard correspondant. L'emploi de lignes à retard analogiques présente l'avantage, sur les bascules, de ne consommer aucune énergie, d'être plus fiable et de ne pas nécessiter d'horloge.

Le détecteur 30 de séquences interdites peut avoir une constitution similaire à celle du premier sous-ensemble, destiné à reconnaître les séquences proches. La Figure 3 montre une constitution possible du détecteur 30, dans le cas où il doit identifier les séquences 00000 et 11111. La seule différence notable entre le schéma de la Figure 3 et celui de la Figure 2 réside dans la présence d'une porte supplémentaire 64. La sortie de cette porte passera au niveau haut pour les deux séquences interdites 11111 et 00000. La sortie de la porte 66 qui la suit, et correspond à la porte 60 de la Figure 2, ne passera au niveau haut que pour la séquence 11111.

Etant donné la similitude des circuits de détection des séquences proches et des séquences interdites, il est intéressant d'utiliser un unique dispositif pour réaliser les deux fonctions. Toujours dans le cas des séquences interdites à cinq bits mentionnées plus haut, ce dispositif combiné peut avoir, dans les répéteurs, la constitution montrée en Figure 4.

Une solution simple pour générer les séquences de télésurveillance consiste à les inclure dans la table de transcodage utilisée par les terminaux, en ajoutant un certain nombre d'états au codeur. A chacun de ces états du codeur correspond l'émission d'une séquence'déterminée. Dans le cas du code 5B/6B déjà mentionné, deux états supplémentaires peuvent être ajoutés, pour donner naissance à la Table III ci-après
TABLE III
NRZ Etat 1 Etat 2 Etat 3 58/6B 00000 001100 000100 00001 100010 00010 100100 00011 001010 000010 00100 001001 000001 00101 001011 000011 00110 001101 000101 00111 001110 000110 01000 010001 01001 010011 01010 010101 01011 010110 01100 011001 01101 011010 01110 011100 01111 011110 011111 10000 100001 100000 10001 100011 10010 100101 10011 100110 10100 101001 10101 101010 10110 101100 10111 101110 11000 110001 111001 11001 110010 111010 11010 110100 111100 11011 110110 111110 11100 110101 111101 11101 011011- 11110 011101 11111 110011 111011
L'état 1 est celui que présente le codeur en l'absence d'émission d'informations de télésurveillance.

L'état 2 permet l'émission de la séquence 00000 chaque fois que l'on trouve, en succession, un mot se terminant par 00 et un mot commençant par 000, ainsi que dans les cas plus favorables.

L'état 3 permet d'émettre la séquence 11111.

Le détecteur de séquences interdites 46 dans la partie de réception 38 du terminal 10 peut avoir une constitution similaire à celle montrée en Figure 3 et destinée aux répéteurs. La Figure 5 montre un tel détecteur qui, au surplus, permet de rétablir à leur valeur initiale les bits modifiés pour générer les séquences interdites. Pour cela, le dispositif comprend un inverseur constitué par une porte OU
EXCLUSIF 68 qui reçoit, d'une part, Ie signal de sortie provenant de la séquence de portes de détection, d'autre part, le train numérique par l'intermédiaire d'un élément de retard 70. Une autre solution consiste à utiliser une table de transcodage similaire à la Table III pour restituer l'information initiale. Enfin, une autre solution encore consiste à considérer les bits modifiés comme des erreurs.

Le procédé de transmission mis en oeuvre par l'instaliation qui vient d'être décrite, utilisant le code 5B/6B, est le suivant.

Lorsqu'un terminal ou un répéteur doit émettre un message destiné à un répéteur ou à l'autre terminal, il modifie toutes les séquences dont la table indique qu'elles sont susceptibles d'être transformées en la séquence correspondant à l'information à transmettre, pendant une durée prédéterminée, correspondant à un numbre significatif de séquences transformables.

Les séquences transformables, par exemple la suite de quatre " O ",apparaissent de façon aléatoire dans le train numérique. Les séquences de télésurveillance, constituées de cinq " O ", seront donc générées à des instants quelconques.

Mais il apparaît, par unité de temps, un nombre moyen d-e séquences de surveillance qui est lié à la probabilité d'arrivée des séquences voisines. Pour le code 58/68 donné plus haut comme exemple, la séquence de quatre " O " sera émise en moyenne tous les cinquante-six éléments binaires.

Le terminal ou le répéteur qui émet modifiera donc le train numérique pendant une durée qui devra correspondre à un nombre de fois cinquante-six éléments binaires suffisant pour éviter toute ambiguité. Dans la pratique, la modification devra intervenir pendant un temps qui correspond à plusieurs dizaines de fois 1 émission de cinquante-six éléments binaires. Les dispositifs de réception situés dans les répéteurs et les terminaux reconnaîtront alors la séquence émise quelques dizaines de fois et fourniront en réponse des impulsions de la durée du temps élémentaire (durée d'un élément binaire). Les impulsions sont filtrées, par exemple par intégration, et le résultat est comparé à un niveau de référence prédéterminé.Le dépassement du niveau de référence indique que la séquence correspondante a bien été émise et qu'il ne s'agit pas d'erreurs ou de paquets d'erreurs transmis sur la ligne. La reconnaissance de l'émission successive d'un grand nombre de séquences 00000 ou 111111 peut être réalisée par le circuit montré en Figure 6. Ce circuit comporte deux branches reliées, l'une, à la sortie de la porte 64, l'autre à la sortie de la porte 66 des
Figures 3 et 4. Chaque branche comporte un filtre passe-bas 72 et un élément à seuil 74. Les sorties des deux circuits à seuil attaquent des portes 76 et 78 respectivement débloquées lors de l'apparition d'une série de longueur suffisante de 00000pour l'une, de 11111 pour l'autre.

En général, un message transmis entre terminal et répéteur comporte plusieurs informations élémentaires. Elles seront envoyées successivement, chaque élément binaire envoyé à bas débit correspondant à plusieurs dizaines de fois cinquante-six éléments binaires du train numérique.

Le procédé de base qui vient d'être décrit est susceptible de nombreuses mises en oeuvre différentes. On décrira maintenant, à titre d'exemple, un mode d'interrogation d'un répéteur particulier par un terminal et de réponse du répéteur et un mode d'émission d'alarme par un répéteur.

1. Interrogation par un terminal
Dans ce cas, la transmission devra se faire dans un sens, puis dans l'autre.

Lors de l'interrogation, les informations à transmettre sont l'adresse (le numéro d'ordre) du répéteur et la fonction à commander.

Si la liaison est courte et si le nombre de fonctions à commander est réduit, on peut trouver une séquence différente pour chaque couple répéteur-fonction. I1 suffit donc que chaque répéteur comporte un détecteur différent possédant autant de sorties que de fonctions commandables dans ce répéteur. L'action correspondant à la commande sera déclenchée dès que le détecteur aura reconnu l'apparition d'un nombre de séquences suffisant pour que l'identification soit effectuée sans ambiguité. L'identification peut être assurée par un circuit du genre montré en Figure 7 dans le cas d'un répéteur comportant deux fonctions commandables.Ces deux fonctions sont commandées chacune par une branche comportant une porte ET 80 ayant un nombre d'entrées convenable, certaines des entrées étant munies d'un inverseur de façon que chaque porte corresponde à une combinaison particulière.

Chaque branche comporte ensuite un filtre passe-bas 82 et un circuit à seuil 84, correspondant aux éléments 72 et 74 de la
Figure 6.

Si au contraire le nombre de répéteurs ou de fonctions à commander est important, la solution ci-dessus est peu avantageuse. En effet, pour disposer d'une séquence particulière pour chaque couple répéteur-fonction, il faudrait disposer d'un très grand nombre de séquences interdites différentes, ce qui conduirait à augmenter la longueur des séquences retenues et donc le nombre de portes logiques nécessaire pour les reconnaître.

Une solution plus avantageuse consiste alors à utiliser un jeu de deux séquences. L'une des séquences correspond à une information élémentaire " O ", l'autre à l'information élémentaire " 1
Dans ce cas, le message de désignation du répéteur inté ressé et de la fonction à exécuter sera composé d'une suite d'informations élémentaires " O " et " 1 ". Le récepteur du répéteur intéressé reconnaîtra l'apparition fréquente d'une de ces séquences qu'il traduira par un élément binaire d'information de télésurveillance. Cette reconnaissance peut être effectuée à l'aide d'un filtre suivi d'un élément à seuil, placé en aval du détecteur de séquence. Le premier élément binaire d'information reconnu est rangé dans un registre à décalage.Au fur et à mesure des identifications successives, le registre se remplit : une porte logique placée sur les sorties du registre permet la reconnaissance du mot de surveillance émis et déclenche la fonction correspondante, au répéteur désigné. Un tel processus peut être mis en oeuvre en munissant chaque répéteur d'un dispositif identique, qui peut être celui schématisé en Figure 8, relié aux entrées 64 et 66 du circuit de la Figure 3 ou de la Figure 4. Les deux branches d'entrée du dispositif comportent encore un filtre passe-bas 72 et un élément à seuil 74. La première branche, provenant de la sortie 11111 du détecteur, attaque l'entrée de données du registre à décalage 86. La branche correspondant à la sortie 00000 ou 11111 attaque l'entrée d'horloge du registre 86.Une porte ET 88, dont es entrées sont reliées à des points du registre différents pour chaque répéteur et pour chaque fonction, permet de reconnaître le mot de surveillance approprié et de déclencher, par activation de la sortie 90, la fonction requise, en même temps qu'il y a remise à zéro du registre. On voit que l'ensemble des répéteurs reconnaitront l'apparition des séquences, et que l'adresse d'un seul correspondra à la suite d'informations élémentaires émises, celui dont la porte ET 88 a des entrées connectées de façon correspondante.

La réponse du répéteur pourra être codée et identifiée de façon similaire.

2. Emission d'une alarme par un répéteur
Dans ce cas, seule la seconde partie du processus décrit dans le cas précédent est reprise.

Comme on l'a indiqué plus haut, on peut réaliser une transmission bas débit sur une liaison en service dont le signal en ligne n'est pas codé, mais au prix d'une complexité accrue au niveau de l'émetteur et d'une dégradation de la qualité de la transmission principale de données.

En effet, alors que dans le cas d'une installation fonctionnant avec un signal codé il était possible de modifier à nouveau les éléments binaires transformés lors de la génération de séquences interdites pour restituer le message originel avant décodage, ce n'est plus possible dans le cas d'un signal non codé, car on ne peut déterminer s'il y a eu ou non modification sur la séquence reçue par le terminal puisqu'aucune séquence n est a priori interdite. Chaque modification devra donc se traduire par une erreur.

I1 faut évidemment que le nombre'd'erreurs créées ne soit pas trop important. De façon plus précise, dans le cas d'une installation de transmission qui doit respecter des normes d'erreurs prédéfinies, le processus de transmission à bas niveau doit générer un taux d'erreurs restant dans la norme.

L'accroissement de complexité des circuits, par rapport à ceux qui sont utilisés sur un signal codé, est dû au fait qu'il faut agir sur le plus grand nombre possible de séquences voisines pour que le rapport entre les probabilités d'apparition d'une séquence modifiée et d'une séquence non modifiée soit suffisamment élevé pour réduire la probabilité de fausse reconnaissance de l'émission de séquences modifiées. Il ne suffit plus, comme dans le cas d'un signal codé, d'agir sur des éléments binaires situés de façon identique dans toutes les séquences proches.

A titre de comparaison, on peut noter que dans le cas du signal en code 58/6B mentionné plus haut, la génération d'une séquence 00000 se fait en modifiant le bit suivant une séquence de quatre " 0 ". La séquence constituée de cinq " O apparaît avec une probabilité nulle en l'absence de modification et avec une probabilité de 12% dans le cas contraire.

Lorsqu'au contraire le signal n'est pas codé, la séquence 00000 apparaît avec une probabilité égale à 2 . Si on se contentait de modifier uniquement la séquence 00001, cette modification interviendrait avec une probabilité égale à 2.2-5, ce qui n'est pas suffisant pour distinguer les deux états de façon sûre. I1 est donc nécessaire de modifier d'autres séquences, par exemple également les séquences 00010, 00100, 01000, pour augmenter de façon significative le nombre de séquences reconnues par le détecteur lors d'une émission d'informations.

Une telle modification de plusieurs séquences conduit évidemment à accroître la complexité du circuit d'émission.

La Figure 9 montre, à titre d'exemple, un circuit permettant de modifier les cinq séquences qui viennent d'être définies pour les transformer en la séquence 00000. Chacune des séquences transformées correspond à une combinaison de portes.

Au surplus, le circuit comprend une porte 92 de remise à zéro dont quatre entrées sont reliées en cascade par l'intermédiaire d'éléments de retard de façon qu'il n'y ait émission du signal de remise à zéro que cinq intervalles de temps après la dernière apparition de ce signal, afin de ne pas propager indéfiniment une séquence de' zéros.

La complexité du circuit utilisé résultera d'un compromis.

Si l'on utilise des séquences courtes, on peut avoir un circuit relativement simple, mais il faut alors prévoir une procédure permettant d'éviter l'adressage du répéteur en cas de paquet d'erreurs. Si on utilise des séquences longues, pour réduire la probabilité d'apparitions et avoir une sécurité de fonctionnement accrue, les circuits deviennent très complexes.

Quel que soit cependant le mode de transmission (codé ou non), on sépare complètement les fonctions de transmission principales de celles de traitement de l'information de surveillance : le traitement de l'information peut être réalisé à bas débit, ce qui permet d'utiliser des composants à très faible consommation et des fonctions complexes. Il n'existe aucune restriction quant à l'usage des informations à bas débit, qui permettent de commander plusieurs dispositifs de mesure situés dans les répéteurs et de renvoyer les résultats obtenus, voire même de véhiculer des voies de service.

Enfin, en cas de panne d'un émetteur d'informations de surveillance dans un répéteur, le dialogue entre le terminal et tous les autres répéteurs de la liaison reste possible.

La localisation d'une panne sera possible avec la précision d'origine, sauf pour les sections adjacentes au répéteur dont l'émetteur ou le détecteur d'informations de surveillance est en défaut.

Au surplus, dans le cas d'une installation utilisant un signal codé, le nombre réduit de portes utilisées pour réaliser les fonctions de transmission d'informations à bas débit est un avantage important du point de vue de la consommation, particulièrement net lorsque le multiplex numérique est a haut débit (typiquement. supérieur à 140 Mbits/s) et nécessite d'utiliser des portes logiques rapides pour détecter des séquences.

lin autre avantage encore de l'invention est q-u'elle peut aisément être combinée à un système de mesure du taux d'erreur au niveau de chaque répéteur, par le processus déjà défini au début de la présente demande.

Ce processus consiste à détecter, dans le cas d'une transmission codée, l'apparition de séquences interdites.

Dans le cas par exemple du code CMI 18/28, déjà mentionné, deux séquences de quatre bits sur seize sont interdites. Il s'agit des séquences 0000 et 1111. Elles peuvent être détectées, au niveau de chaque répéteur, par un circuit très simple. Ce circuit peut être constitué par exemple par le montage illustré en Figure 2A, associant une porte
ET à trois éléments de retard. Suivant que le montage est placé sur la sortie Q ou 4 de la bascule de régénération, on détecte l'une ou l'autre des séquences ci-dessus. L'impulsion de sortie (niveau 1) qui apparaît lorsque les quatre entrées sont à 1, apparaît avec une fréquence vle, si re est le taux d'erreur sur les éléments binaires et v le rendement du dispositif, ici égal a 0,15625 (rapport du nombre d'erreurs détectées au nombre total d'erreurs, supposées distribuées de façon aléatoire).D'autres schémas peuvent être substitués à celui de la Figure 2A pour remplir la même fonction. On choisira l'un ou l'autre suivant que l'on préfère utiliser des portes OU, des portes
ET, et une entrance de 2 ou de 4. Le montage série de la
Figure 10 permet par exemple de détecter la présence d'une séquence de quatre " 1 ". Le montage parallèle de la Figure 11 et le montage série de la Figure 12 permettent de détecter une séquence de quatre "-0 ". D'autres solutions encore sont possibles.

Les circuits qui viennent d'être décrits ne détectent qu'une seule des deux séquences interdites et en conséquence ont un rendement de 0,15625 seulement en code CMI 1B/2B.

Ce rendement peut être doublé en détectant à la fois les séquences "0000" et "1111". La Figure 13 montre un détecteur de quatre symboles identiques consécutifs constitué par un montage en parallèle. Un montage série permettant d'arriver au même résultat est celui contenu dans un cadre en traits mixtes sur la Figure 4.

Le rendement de détection d'erreurs peut être augmenté encore en détectant des séquences plus longues. Si, par exemple, dans le cas du CMI 1B/2B, on recherche les séquences interdites sur cinq symboles successifs, le rendement est augmenté considérablement du fait que l'on a alors dix séquences interdites sur trente-deux qui sont
00000
00001
10000
01111
11110
11111
00100
11011
10010
10110
Le schéma de la Figure 13, comme celui dans le cadre en traits mixtes de la Figure 4, détecte déjà les six premières séquences. La détection de l'ensemble des séquences peut être effectuée avec un dispositif plus complexe, tel que celui montré en Figure 14, dont la partie gauche, dans un cadre en traits mixtes, correspond au montage de la Figure 13. Le rendement passe alors à 0,5125, mais avec une complexité pratiquement doublée.Dans la pratique, cet accroissement de complexité retire beaucoup de son intérêt à l'augmentation corrélative du rendement, d'autant plus qu'il suffit que ce dernier soit connu et suffisamment élevé pour qu'il soit possible de remonter au taux d'erreurs sur les éléments binaires avec une précision acceptable.

Les circuits qui viennent d'être décrits sont prévus pour détecter les séquences interdites formées de symboles consécutifs. Cette condition n'est pas nécessaire pour appliquer le procédé suivant l'invention. Ainsi, les deux dernières séquences de cinq symboles interdites dans le code CMI 1B/2B peuvent être détectées par un circuit reconnaissant l'apparition d'une séquence de la forme 10x10, de
lixil, ou de OOxOO (x étant égal à O ou 1). La Figure 15 montre par exemple un montage de détection de la séquence 10x10. Celui de la Figure 16 montre un montage permettant de détecter l'ensemble des trois séquences.

La plupart des codes normalisés en transmission numérique offrent la possibilité d'une telle détection, le nombre de symboles de la séquence interdite minimale étant généralement supérieur à la longueur du mot, mais pouvant être rendu inférieur moyennant une optimisation de la table de transcodage. Par exemple, il est possible de réaliser un codeur 58/68 pour lequel la table de transcodage est telle qu'il suffit de détecter une suite de cinq symboles identiques, "00000" ou "11111" pour identifier une erreur, avec un rendement de 0,15.

Les dispositions qui viennent d'être décrites permettent de localiser tous les types de pannes ayant une répercussion sur le signal transmis, ce qui a l'avantage d'éviter le recours à un bouclage pour localiser des pannes. La différenciation entre présence d'erreur sur la ligne et transmission d'un message à bas débit peut s'effectuer de façon simple. Par exemple, dans le cas d'un répéteur comportant un dispositif du genre montré en Figure 4, il suffit d'adjoindre un compteur 90 sur la sortie qui passe à 1 pour toute détection de séquence interdite, quelle qu'elle soit, pour pouvoir comparer le nombre total de séquences interdites reçues par le répéteur au nombre de séquences de chaque nature (00000) et (11111). Lorsque les deux séquences interdites arrivent sensiblement à la même fréquence moyenne, c'est qu'il s'agit d'une erreur, dans le cas contraire, il s'agit d'une transmission à bas niveau. La sortie du compteur peut être appliquée au circuit de traitement 32 qui, de son côté, à l'issue de chaque période d'identification d'un symbole émis à bas débit, remet à zéro le compteur 90.

Claims

REVENDICATIONS

1. Procédé de transmission d'information à bas débit sur une liaison numérique pendant la transmission de messages sous forme de séquences successives de symboles, chacun appartenant à un même ensemble de Q symboles, caractérisé en ce que l'information à bas débit est émise en faisant apparaître des séquences particulières dans lesdits messages par modification de séquences, proches desdites séquences particulières, appartenant aux messages, et en ce que l'information est reçue par identification de la présence répétée d'une desdites séquences particulières lorsque ces séquences particulières sont des séquences interdites par le codage du message, de la présence d'une desdites séquences particulières avec une probabilité supérieure à celle des autres séquences de même longueur dans le cas de messages non codés.

2. Procédé suivant la revendication 1 de transmission pendant la communication de messages codés suivant un code à redondance faisant correspondre un mot sortant de m symboles parmi Q à un mot entrant de n symboles binaires,

Qm étant supérieur à 2, caractérisé en ce que l'information à bas débit est insérée dans les messages sous forme de séquences interdites générées par modification d'un seul symbole de mots prédéterminés du message, affectés chacun à une des séquences interdites.

3. Procédé suivant la revendication 2, caractérisé en ce qu'à la réception on restitue le message d'origine en restituant, à partir de chaque séquence particulière, le mot correspondant.

4. Procédé suivant l'une quelconque des revendications précédentes de surveillance de l'état de répéteurs (24) intercalés sur la liaison numérique, caractérisé en ce que certaines au moins des séquences interdites constituent les adresses des répéteurs.

5. Procédé suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les séquences particulières sont constituées par la répétition d'un nombre déterminé d'éléments binaires successifs de même valeur.

6. Procédé suivant la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que, pour chaque symbole à émettre à bas débit, on modifie toutes les séquences susceptibles d'être transformées en la séquence interdite correspondante pendant un temps correspondant à l'émission de plusieurs dizaines desdites séquences transformables.

7. Procédé suivant la revendication 1 de transmission à bas débit pendant la communication de messages non codés, caractérisé en ce qu'on modifie, pour transmettre un symbole déterminé à bas débit, plusieurs séquences différentes en une même séquence représentant le symbole à transmettre.

8. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6, de transmission d'informations à bas débit, pendant la communication de messages codés par un code comportant des séquences interdites de symboles. sortants, caractérisé en ce que, pour évaluer le taux d'erreurs pendant ladite communication, on détecte, dans le train numérique transmis par la liaison, l'apparition de séquences de symboles interdites, quelle que soit leur position.

9. Procédé suivant la revendication 8, caractérisé en ce que, pour différencier les séquences interdites de transmission à bas débit des séquences dues à des erreurs, on détermine la proportion de séquences interdites correspondant à un même caractère transmis à bas débit parmi l'ensemble des séquences interdites possibles.

10. Installation de communication comportant une liaison numérique reliant des terminaux (10) d'émission et de réception de messages, installation comportant des moyens supplémentaires de transmission d'information à bas débit, caractérisée en ce que lesdits moyens comportent un émetteur de séquences particulières par modification de séquences proches de ces séquences particulières et intervenant dans la transmission normale des messages et un récepteur capable d'identifier la présence desdites séquences particulières ou leur présence avec une probabilité plus élevée que celle des autres séquences de même longueur dans les messages.