FR2972585A1 - Baie de tests d'equipements aeronautiques a liaisons optiques - Google Patents

Abstract

Le domaine général de l'invention est celui des baies de tests optiques (300) pour équipements électroniques de traitement de flux vidéo comprenant des interfaces d'émission et/ou de réception optiques. La baie selon l'invention comprend une source d'émission optique et/ou un photodétecteur , au moins un atténuateur optique (331, 333) et au moins un commutateur optique (332, 334) programmables et une table de calibration. Dans une configuration particulière de calibration, le photo-récepteur mesure la puissance émise par la source d'émission à travers les atténuateurs variables, permettant ainsi de calibrer la baie de tests optique. Cette baie est plus spécifiquement dédiée aux applications aéronautiques fonctionnant sous protocole ARINC 818.

Description

Baie de tests d'équipements aéronautiques à liaisons optiques Le domaine de l'invention est celui des bancs de tests d'équipements électroniques comportant des liaisons à fibres optiques. Ces équipements sont notamment utilisés dans le domaine aéronautique, les liaisons à fibres optiques étant utilisées en particulier pour transmettre des flux vidéo à très haut débit.

Les équipements aéronautiques sont bien entendu contrôlés de façon très détaillée avant leur livraison ou leur mise en place sur avion. Ces contrôles sont effectués par des bancs d'acceptation produit.

La figure 1 représente un de ces bancs 100. Il comporte un ensemble d'éléments 110 permettant de mesurer la totalité des caractéristiques de l'équipement. Il est piloté par un système informatique 200 via une liaison 120 de type Ethernet. Le système informatique de type PC comprend des interfaces homme-machine classiques comme un clavier, un écran de visualisation 210 ou encore une souris informatique. Ce banc d'acceptation est relié à des baies spécifiques 300 dédiées à la mesure ou à la caractérisation d'un type particulier de paramètres via une seconde liaison 140 de type Ethernet. Ces baies sont elles-mêmes reliées à un ou à plusieurs équipements à tester 400 par des liaisons 310. Un toron équipement 130 relie également l'équipement au banc d'acceptation. Les équipements de dernière génération dédiés aux visualisations des planches de bord doivent traiter et transmettre des flux vidéo à très haut débit permettant l'affichage couleur d'images haute résolution sur des écrans grand format. La mise en forme et la transmission de ces images vidéo est régie par une norme aéronautique : l'ARINC 818 intitulée « Avionics Digital Video Bus » ou « ADVB ». Leur transmission est effectuée au moyen de liaisons fibres optiques haut débit. Les bancs d'acceptation produit doivent posséder la capacité de vérifier que ces liaisons optiques vérifient bien les spécificités de la norme ARINC 818. Ces vérifications sont assurées par des baies optiques spécifiques. Les fonctions principales de ces baies sont de pouvoir émettre ou recevoir des signaux vidéo prédéterminés avec des atténuations connues et de mesurer ainsi la sensibilité en réception de l'équipement et sa puissance optique en émission. Le banc d'acceptation synthétise, met en forme et sanctionne l'ensemble des données fournies par la baie optique. Au travers des données reçues, le banc est capable de valider le fonctionnement en émission et réception du produit sous tests, mais également de calculer sa puissance d'émission et sa sensibilité optique en réception. La baie optique doit donc être capable d'émettre et de recevoir des flux vidéo haut débit, d'en mesurer le taux d'erreurs et enfin de mesurer la puissance émise ou reçue avec une grande précision et une grande fiabilité sans l'utilisation d'un mesureur de puissance ou « powermeter ». D'autre part, la baie optique doit pouvoir être branchée à plusieurs bancs et produits sous tests en même temps pour éviter les déplacements de ce moyen optique. Enfin, elle doit pouvoir fonctionner correctement en milieu ambiant sans précautions particulières.

Actuellement, il n'existe pas de produits satisfaisant l'ensemble de ces fonctions dans un encombrement réduit. La baie selon l'invention ne présente pas ces inconvénients. En particulier, elle possède une fonction d'auto-calibration permettant de vérifier son bon fonctionnement. Plus précisément, l'invention a pour objet une baie de tests optiques pour équipements électroniques de traitement de flux vidéo comprenant au moins : une source d'émission optique agencée de façon à émettre 25 des flux vidéo prédéterminés ; un atténuateur optique programmable comprenant un port d'entrée et un port de sortie, le port d'entrée relié à la source d'émission ; un commutateur optique comprenant un port d'entrée relié au 30 port de sortie dudit atténuateur et au moins un premier port de sortie vers l'équipement électronique à tester ; caractérisé en ce que : la baie comporte une table de calibration prenant en compte la puissance émise par la source d'émission et les 35 atténuations des différents composants optiques et agencée de façon que, pour une valeur d'atténuation programmée, la puissance optique émise vers l'équipement électronique à tester soit déterminée. L'invention a également pour objet une baie de tests optiques pour 5 équipements électroniques de traitement de flux vidéo comprenant au moins : un photo-détecteur agencé de façon à recevoir des flux vidéo prédéterminés issus de l'équipement électronique ; un atténuateur optique programmable comprenant un port 10 d'entrée et un port de sortie, le port d'entrée relié au photo-détecteur ; un commutateur optique comprenant au moins un port d'entrée relié au port de sortie dudit atténuateur et au moins un premier port de sortie vers l'équipement électronique à 15 tester ; caractérisé en ce que : la baie comporte une table de calibration prenant en compte la sensibilité du photo-détecteur et les atténuations des différents composants optiques et agencée de façon que, 20 pour une valeur d'atténuation programmée, la puissance optique reçue par l'équipement électronique à tester soit déterminée. Enfin, l'invention a pour troisième objet une baie de tests optiques pour équipements électroniques de traitement de flux vidéo, caractérisé en 25 ce qu'elle comprend au moins : une voie d'émission comportant des moyens d'émission, d'atténuation, de commutation et de calibration tels que définis ci-dessus et ; une voie de réception comportant des moyens de réception, 30 d'atténuation, de commutation et de calibration tels que définis ci-dessus. Avantageusement, le commutateur optique de la voie émission comporte un second port de sortie, le commutateur optique de la voie réception comporte un second port de sortie relié au second port de sortie du 35 commutateur optique de la voie émission de façon que, lorsque les deux seconds ports de sortie des commutateurs optiques sont interconnectés, le photo-détecteur mesure la puissance émise par la source d'émission à travers les deux atténuateurs variables des voies d'émission et de réception, permettant ainsi de tester la baie de tests optique.

Avantageusement, la baie de tests comporte au moins : Des interfaces électroniques normalisées permettant de connecter la baie de tests optiques avec un banc d'acceptation de l'équipement électronique et assurant les fonctions suivantes : o Traduction et transfert des commandes et des mesures réalisées par la baie de tests vers ledit banc d'acceptation de l'équipement électronique ; Une carte électronique d'émission/réception assurant les fonctions suivantes : o Stockage de flux vidéo ; o Emission de flux vidéo prédéterminés vers la source d'émission ; o Réception et mesure de flux vidéo issus du photo-détecteur ; o Comptage des erreurs de transmission de données dans les flux vidéo reçus ; Des interfaces électroniques de commande des composants optiques tels que les commutateurs optiques et les atténuateurs optiques assurant les fonctions suivantes : o Atténuation des flux vidéo ; o Commutation des flux vidéo. Enfin, la carte électronique d'émission/réception est au format ARINC 818.

30 L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre donnée à titre non limitatif et grâce aux figures annexées parmi lesquelles : La figure 1 déjà commentée représente le schéma de fonctionnement d'un banc de tests d'acceptation d'un équipement ; 15 20 25 La figure 2 représente les liaisons d'une baie de tests optiques selon l'invention avec des équipements à tester et des bancs d'acceptation ; La figure 3 représente l'architecture optique d'une baie de tests optiques selon l'invention ; La figure 4 représente l'ensemble des ressources matériel et logiciel d'une baie de tests optiques selon l'invention ; La figure 5 représente l'architecture fonctionnelle d'une baie de tests optiques selon l'invention.

A titre d'exemple non limitatif, la figure 2 représente une vue générale d'un ensemble de tests comprenant deux bancs de tests d'équipement 100 piloté chacun par un système informatique 200 via une liaison de type Ethernet. Ces deux bancs d'acceptation sont reliés à une baie de tests optiques 300 selon l'invention via deux liaisons 140 de type Ethernet. Ces baies sont elles-mêmes reliées à deux équipements à tester 400 par des liaisons 310 à fibres optiques. Ces équipements sont destinés à traiter des flux vidéo haut débit sous protocole ARINC 818. Dans le cadre d'une application aéronautique, ce sont, par exemple, des dispositifs de visualisation de planches de bord. Deux torons d'équipement 130 relient également les équipements à tester 400 aux bancs d'acceptation 100. Dans l'exemple de la figure 2, la fonction de la baie est de vérifier les caractéristiques vidéo de l'équipement tant en émission qu'en réception. Bien entendu, il est possible de réaliser une baie fonctionnant uniquement en émission ou fonctionnant uniquement en réception.

La baie comporte essentiellement deux parties : une partie électronique-informatique 320 de type PC et un tiroir optique 330. Cette configuration de la figure 1 est un exemple possible de fonctionnement de la baie optique selon l'invention. II illustre simplement qu'une baie unique peut fonctionner à la fois avec plusieurs bancs de tests et plusieurs équipements simultanément. Cette baie fonctionne sous protocole ARINC 818. II est à noter que ce protocole peut varier en fonction des équipements. En effet, il existe plusieurs débits et protocoles différents décrits par cette norme ARINC. A titre d'exemple, on citera les normes ARINC 818 ASVI et ARINC 818 WXGA+. Bien entendu, ces différences de protocole n'affectent pas l'invention.

La figure 3 représente l'agencement de la partie électronique-5 informatique 320 et du tiroir optique 330 de la baie optique 300. La partie électronique-informatique comporte essentiellement trois sous-ensembles principaux qui sont : Un ensemble électronique d'alimentation 323 relié au circuit d'alimentation extérieure 400. cet ensemble assure les 10 conversions usuelles nécessaires aux alimentations des différentes parties électroniques ; Une carte réseau 322 assurant l'interface normalisée et la connexion avec les bancs d'acceptation. Le protocole de liaison est avantageusement de type Ethernet. Elle est reliée à 15 l'extérieur par des liaisons 3221 ; Une carte de génération/acquisition 321 des différents flux vidéo. Le protocole usuel est sous standard ARINC 818. Elle assure les fonctions suivantes : o Emission de flux vidéo sous format ARINC 818 au moyen d'une source d'émission sur le port 3211 ; o Réception de flux vidéo sous format ARINC 818 au moyen d'un photo-détecteur sur le port 3212 ; o Qualification des flux reçus par une fonction de comptage de nombre d'erreur de CRC trame, CRC acronyme de « Cyclic Redundancy Check », sur une période de temps prédéterminée. La source d'émission et le photo-détecteur de la carte 321 sont reliées au tiroir optique 330 par des liaisons 324 haut débit au travers des ports 3211 et 3212. 30 Le tiroir optique 330 comporte essentiellement deux sous-ensembles optiques principaux, le premier relié à la source d'émission, le second relié au photo-détecteur. Chaque sous ensemble comporte : - Un atténuateur optique (331, 333) programmable : o Sa fonction est l'atténuation du flux vidéo à l'émission ou à 35 la réception ; 20 25 Un commutateur optique ou « switch » optique (332, 334) programmable : o Sa fonction est la gestion du routage du signal vidéo entre les différents produits et les différentes voies issues de la carte ARINC 818 ; o Les commutateurs optiques sont reliés à l'extérieur par des ports optiques 3321 et 3341. Le tiroir optique 330 comporte également une interface 335 dite « Ressources Optiques » : II s'agit du matériel permettant la communication entre le logiciel et les atténuateurs et les commutateurs optiques ; De façon préférée, cette interface est réalisée par un convertisseur 12C/USB.

15 Les moyens informatiques de la baie 300 doivent assurer les fonctions suivantes : Stocker des images provenant de flux vidéo émis ou reçus ; Transmettre et récupérer des images ; o Cette fonction est assurée par un serveur « FTP », 20 signifiant « File Transfer Protocol » ou Protocole de Transfert de Fichiers destiné à l'échange informatique de fichiers sur un réseau de type TCP/IP signifiant « Transmission Control Protocol / Internet Protocol» ; Mesurer et capturer des flux vidéo ; o Fonction logicielle mettant en oeuvre la carte de génération/ acquisition ARINC 818 Générer, atténuer, commuter, calibrer et mesurer les flux vidéo comprenant trois fonctions ; o Une première fonction de commande pilotant les commutateurs et les atténuateurs en fonction des ordres reçus ; o Une seconde fonction de calibration mettant en oeuvre une table de calibration permettant de compenser les erreurs de précision induites par l'ensemble de la chaîne optique. La 10 25 30 calibration est réalisée périodiquement et stockée sous forme de table dans la baie optique ; o Une troisième fonction de caractérisation permettant la mesure de la puissance d'émission de la baie optique et de la sensibilité en réception de la baie optique ; Traduire les ordres issus de l'extérieur sur un protocole spécifique porté par une liaison Ethernet ; o Le dialogue est sous format « GTEP » signifiant « Generalized Traffic Engineering Protocol ». Ce protocole est générique et n'est pas dépendant de la baie optique ou des bancs d'acceptation qui viennent s'y interfacer ; o Ce protocole permet de véhiculer les commandes de pilotages de la baie comme, par exemple la commutation ou l'atténuation à effectuer, et les résultats et retour d'erreurs émis par la baie optique comme, par exemple, commutation effectuée avec succès, puissance d'émission de la baie, nombre d'erreur compté sur un nombre de secondes déterminé sur le CRC Trame d'un flux vidéo ; Transférer les informations vers l'extérieur. o Cette fonction est assurée par un serveur TCP/IP o Cette fonction gère la connexion et le transfert des informations entre les différents bancs d'acceptation et la baie optique, au travers d'un protocole TCP/IP standard. L'ensemble des ressources matériel et logiciel ainsi que leurs fonctions et leurs relations est représenté sur la figure 4.

30 Une calibration de la baie est nécessaire parce que l'utilisation de composants optiques discrets et d'une chaîne de fibres optiques discontinue implique des erreurs induites par chaque élément. En effet, un atténuateur optique peut atténuer réellement de 3,2 dB pour une commande à 3 dB, et de même chaque position d'un commutateur optique induit une atténuation 35 résiduelle différente. Un des avantages de la baie selon l'invention est qu'une 10 15 20 25 partie de la calibration ne nécessite que des ressources internes à la baie elle-même. La calibration est effectuée de la façon suivante. On utilise un mesureur de puissance ou « powermeter » pour mesurer la puissance de sortie de la source d'émission, puis par étapes successives, les pertes en dB de chacun des éléments optiques. Une fois la chaine caractérisée, on remplit une table de calibration et on stimule le photo-détecteur de la carte ARINC 818 pour déterminer sa sensibilité via l'émission d'un flux vidéo et la mesure du taux d'erreur CRC. Le point de sensibilité du photo-détecteur correspond au taux d'erreur dépassant la tolérance admise. On calcule alors la puissance correspondante à partir de la puissance émise et de l'atténuation totale appliquée. Ainsi, la baie ne nécessite pas de système de mesure de puissance au sens d'un « powermeter » par exemple.

La fonction « Générer, atténuer, commuter, calibrer et mesurer » contient donc une table de calibration qui permet de corriger la commande fournie à chaque composant optique pour que l'atténuation obtenue au travers de la chaîne optique totale soit celle voulue. Cette table contient un certain nombre de points de mesure et extrapole les valeurs non mesurées en phase de calibration par l'utilisation d'une courbe de tendance des valeurs mesurées physiquement en phase de calibration. Cette disposition permet d'obtenir une grande précision sur l'atténuation de chaque signal, qu'il provienne de l'équipement sous test comme de la baie optique. D'autre part, le premier commutateur optique comporte un port de sortie pouvant être relié à un port de sortie du second commutateur optique de façon que, lorsque les deux ports d'entrée des commutateurs optiques sont interconnectés, le photo-détecteur reçoit la puissance émise par la source d'émission à travers le premier atténuateur et le second atténuateur variable, permettant ainsi de valider que les calibrations sont toujours exactes. Cette opération se fait uniquement sur commande et ne nécessite aucun appareil de mesure spécifique.

Avec ce type de baie optique, il est possible de réaliser une séquence de tests type qui comporte les étapes suivantes : 1. La baie optique commute un flux vidéo sur une première voie en réception du produit à tester ; 2. La baie optique émet une mire sur le flux vidéo ; 3. La baie optique atténue le signal vidéo par pas de 0,5 dB en tenant compte des pertes en lignes internes à la baie ; 4. L'équipement répond s'il reçoit ou non le signal vidéo reçu ; 5. On répète les opérations 3 et 4 jusqu'à ce que le produit ne reçoive plus le signal vidéo ; 6. La baie optique envoie alors tous les éléments de calculs au banc d'acceptation dont la puissance optique d'émission de la baie ; 7. Le banc d'acceptation calcule alors la « sensibilité en réception » du produit, vérifie sa valeur par rapport à une spécification donnée et valide ou non le système de réception du produit ; 8. La baie optique arrête d'émettre un flux vidéo et se place en position de réception ; 9. La baie optique remet l'atténuation à 0 dB ; 10. La baie optique commute le flux vidéo sur la première voie en émission du produit à tester ; 11. Le produit à tester envoie un signal vidéo ; 12. La baie optique valide la réception en comptant le nombre d'erreurs de « CRC » Trame, reçu sur un temps donné ; 13. La baie optique renvoie au banc d'acceptation le résultat du test précédent ; 14. La baie optique atténue le signal vidéo par pas de 0,5 dB en tenant compte des pertes en lignes internes à la baie ; 15. On répète les opérations 12, 13 et 14 jusqu'à ce que la baie optique ne reçoive plus de signal vidéo ; 16. La baie optique envoie tous les éléments de calculs au banc d'acceptation dont la sensibilité en réception de la baie ; Le banc d'acceptation calcule alors la « puissance optique en émission » du produit, vérifie sa valeur par rapport à une spécification donnée, et valide le système de réception du produit si la réception a été validée par celui-ci.

Une réalisation privilégiée de la baie optique selon l'invention est son implémentation dans un micro-ordinateur de type PC « rackable » au format 19" sur 3U d'épaisseur (soit en unités métriques 480 mm de large sur 133 mm de haut). Elle est représentée en figure 5. Ce type de PC permet de loger l'intégralité des ressources nécessaires à une baie optique ARINC 818. Les atténuateurs et les commutateurs optiques sont disposés sur des cartes au format « PCI », acronyme de « Peripheral Component Interconnect ». On bénéficie ainsi de l'alimentation du PC sans avoir à ajouter d'éléments externes. Comme on le voit sur la figure 5, il existe deux cartes de ce type, la première carte 336 comporte le convertisseur USB/12C, l'atténuateur 331 et le commutateur 332 de la voie d'émission, la seconde carte 337 comporte l'atténuateur 333 et le commutateur 334 de la voie de réception. La partie électronique de la baie comporte essentiellement trois cartes, une carte-mère 324, une carte réseau 322 assurant l'interface normalisée et la connexion avec les bancs d'acceptation sous protocole Ethernet et une carte de génération/acquisition 321 des différents flux vidéo. Cette carte est, à titre d'exemple, une carte ARINC 818 de marque « MATRIX » développée par la société Great River Technology.

La carte-mère 324 est reliée à la carte convertisseur 335 par une liaison USB. Deux bus de type « PCI » et « PCIe », acronyme de « Peripheral Component Interconnect Express» relient les différentes cartes électroniques entre elles. Ils sont symbolisés par deux doubles flèches blanches sur la figure 5.

La carte ARINC 818 est reliée au deuxième port de la carte graphique du système informatique 200 pour convertir du flux video DVI en flux video Arinc 818 à partir de logiciel standard. Des liaisons à fibres optiques relient les atténuateurs optiques 331 et 333 et les commutateurs optiques 332 et 334 entre eux et aux ports 30 optiques 3321 et 3341.

Claims (6)

1. REVENDICATIONS1. Baie de tests optiques (300) pour équipements électroniques (400) de traitement de flux vidéo comprenant au moins : une source d'émission optique agencée de façon à émettre des flux vidéo prédéterminés ; un atténuateur optique (331) programmable comprenant un port d'entrée et un port de sortie, le port d'entrée relié à la source d'émission ; un commutateur optique (332) comprenant un port d'entrée relié au port de sortie dudit atténuateur et au moins un premier port de sortie vers l'équipement électronique à tester ; caractérisé en ce que : la baie comporte une table de calibration prenant en compte la puissance émise par la source d'émission et les atténuations des différents composants optiques et agencée de façon que, pour une valeur d'atténuation programmée, la puissance optique émise vers l'équipement électronique à tester soit déterminée.
2. 2. Baie de tests optiques (300) pour équipements électroniques 20 (400) de traitement de flux vidéo comprenant au moins : un photo-détecteur agencé de façon à recevoir des flux vidéo prédéterminés issus de l'équipement électronique ; un atténuateur optique (333) programmable comprenant un port d'entrée et un port de sortie, le port d'entrée relié au 25 photo-détecteur ; un commutateur optique (334) comprenant au moins un port d'entrée relié au port de sortie dudit atténuateur et au moins un premier port de sortie vers l'équipement électronique à tester ; 30 caractérisé en ce que : la baie comporte une table de calibration prenant en compte la sensibilité du photo-détecteur et les atténuations des 10 15différents composants optiques et agencée de façon que, pour une valeur d'atténuation programmée, la puissance optique reçue par l'équipement électronique à tester soit déterminée.
3. 3. Baie de tests optiques (300) pour équipements électroniques de traitement de flux vidéo, caractérisé en ce qu'elle comprend au moins : une voie d'émission comportant des moyens d'émission, d'atténuation, de commutation et de calibration selon la revendication 1 et ; une voie de réception comportant des moyens de réception, d'atténuation, de commutation et de calibration selon la revendication 2. 15
4. 4. Baie de tests optiques pour équipements électroniques de traitement de flux vidéo selon la revendication 3, caractérisé en ce que : le commutateur optique de la voie émission comporte un second port de sortie ; le commutateur optique de la voie réception comporte un 20 second port de sortie relié au second port de sortie du commutateur optique de la voie émission de façon que, lorsque les deux seconds ports de sortie des commutateurs optiques sont interconnectés, le photo-détecteur mesure la puissance émise par la source d'émission à travers les deux 25 atténuateurs variables des voies d'émission et de réception, permettant ainsi de vérifier le fonctionnement de la baie de tests optique.
5. 5. Baie de tests optiques selon la revendication 4, caractérisé en 30 ce que la baie de tests comporte au moins : Des interfaces électroniques (322) normalisées permettant de connecter la baie de tests optiques avec un banc d'acceptation (100) de l'équipement électronique et assurant les fonctions suivantes : 10o Traduction et transfert des commandes et des mesures réalisées par la baie de tests vers ledit banc d'acceptation de l'équipement électronique ; Une carte électronique d'émission/réception (321) assurant les fonctions suivantes : o Stockage de flux vidéo ; o Emission de flux vidéo prédéterminés vers la source d'émission ; o Réception et mesure de flux vidéo issus du photo-détecteur ; o Comptage des erreurs de transmission de données dans les flux vidéo reçus ; Des interfaces électroniques (335) de commande des composants optiques tels que les commutateurs optiques et les atténuateurs optiques assurant les fonctions suivantes : o Atténuation des flux vidéo ; o Commutation des flux vidéo.
6. 6. Baie de tests optiques selon l'une des revendications 20 précédentes, caractérisé en ce que la carte électronique d'émission/réception est au format ARINC 818. 10 15