WO2011110921A1 - Procede de diagnostic de la qualite de cablage d'une ligne d'abonne numerique a tres haut debit et appareil de mise en oeuvre dudit procede - Google Patents

Procede de diagnostic de la qualite de cablage d'une ligne d'abonne numerique a tres haut debit et appareil de mise en oeuvre dudit procede Download PDF

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WO2011110921A1
WO2011110921A1 PCT/IB2011/000494 IB2011000494W WO2011110921A1 WO 2011110921 A1 WO2011110921 A1 WO 2011110921A1 IB 2011000494 W IB2011000494 W IB 2011000494W WO 2011110921 A1 WO2011110921 A1 WO 2011110921A1
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WO
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signal
line
impedance
threshold
return signal
Prior art date
Application number
PCT/IB2011/000494
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English (en)
Inventor
Serge Bavier
Louis Vlemincq
Original Assignee
Laboratoire Europeen Adsl
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Publication date
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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
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    • H04M3/00—Automatic or semi-automatic exchanges
    • H04M3/22—Arrangements for supervision, monitoring or testing
    • H04M3/26—Arrangements for supervision, monitoring or testing with means for applying test signals or for measuring
    • H04M3/28—Automatic routine testing ; Fault testing; Installation testing; Test methods, test equipment or test arrangements therefor
    • H04M3/30—Automatic routine testing ; Fault testing; Installation testing; Test methods, test equipment or test arrangements therefor for subscriber's lines, for the local loop
    • H04M3/308—Craftsperson test terminals
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04M—TELEPHONIC COMMUNICATION
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    • H04M3/26—Arrangements for supervision, monitoring or testing with means for applying test signals or for measuring
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    • H04M3/30—Automatic routine testing ; Fault testing; Installation testing; Test methods, test equipment or test arrangements therefor for subscriber's lines, for the local loop
    • H04M3/305—Automatic routine testing ; Fault testing; Installation testing; Test methods, test equipment or test arrangements therefor for subscriber's lines, for the local loop testing of physical copper line parameters, e.g. capacitance or resistance
    • H04M3/306—Automatic routine testing ; Fault testing; Installation testing; Test methods, test equipment or test arrangements therefor for subscriber's lines, for the local loop testing of physical copper line parameters, e.g. capacitance or resistance for frequencies above the voice frequency, e.g. xDSL line qualification

Definitions

  • the present invention relates to an apparatus for diagnosing the cabling quality of a very high speed digital subscriber line. More particularly, the subject of the invention is an apparatus for testing in a user the quality of the wiring with respect to the very high-speed signals conveyed via a telephone network.
  • the present invention also relates to a method for diagnosing the cabling quality of a very high speed digital subscriber line.
  • An object of the invention is to optimize the efficiency and the duration of a verification of a state of wiring of a very high speed digital subscriber line by detecting in real time faults present on the wiring and locating the origin of said defects.
  • VDSL Very High Bit Rate
  • Internet Protocol Internet Protocol
  • This technology allows each subscriber to send up to 100 Mbit / s of data in reception. It is therefore considered to be a cheaper and faster alternative to fiber optics to the home and does not have inherent speed limitations in ADSL technology (for the Assymetric Digital Subscriber Line). asymmetric rate digital subscriber line).
  • ADSL uses frequencies up to 1.1 MHz (2.2 MHz for ADSL 2+)
  • VDSL frequency band can reach 30 MHz.
  • the type and length of cable used for the VDSL signal has a significant impact on the available bandwidth. If the suppliers have relatively accurate information on the cables pulled to the distributor at the entrance of the home, they can not evaluate the domestic wiring remotely.
  • VDSL VDSL
  • test devices that allow network installation and service technicians to check the VDSL connection status for receiving and transmitting to a customer.
  • a transmission phase is activated, during which a short pulse is created and sent to the subscriber line via the test apparatus.
  • the test apparatus enters the listening phase of a reflection signal in response to the pulse.
  • This type of test apparatus has drawbacks. Indeed, if the echo of a fault is received by the device during the transmission phase, it will be hidden. The occultation of this echo distorts the result of the analysis.
  • Traditional devices thus have disadvantages due to the presence of a blind zone.
  • the test apparatus comprises means capable of recording in a memory the signals received from the network in response to the pulse.
  • the stored measurements are then transferred in digital form to a separate processing unit including algorithms for processing these remote data.
  • the processing unit analyzes the recorded quantities to provide a wiring diagnosis.
  • This diagnosis includes information relating to a state of the wiring and to a location of faults.
  • test devices are not suitable for a location of defects at the customer, usually located a few meters.
  • the purpose of the invention is precisely to meet this need while at the same time solving the problems relating to the techniques previously described.
  • the invention proposes an apparatus for diagnosing a digital subscriber line with a very high bit rate.
  • the test apparatus of the invention is intended for installation and maintenance applications related to very high speed copper access networks.
  • This test device allows network installation and maintenance technicians to confirm the quality of the reception and transmission connections, as well as its operation for VDSL and VDSL2, the type of fault detected and a localization of the VDSL. fault on the wiring.
  • the purpose of this device is to detect disturbances in the subscriber's wiring. It outputs the type of fault that caused the disturbance. This type of defect can be among others:
  • the apparatus also provides a location of the detected fault.
  • the information is usually output in less than two seconds.
  • the subject of the invention is therefore a diagnostic apparatus, of a state of wiring of a very high speed digital subscriber line, comprising
  • the invention is also characterized in that the apparatus comprises means configured so as to create a binary signal whose value is changed as soon as the return signal reaches one of the thresholds. It also comprises filtering means configured so as to convert the binary signal into a continuous signal whose voltage value corresponds to a distance of a fault inducing the threshold to be exceeded by the return signal.
  • the invention is also characterized in that the apparatus comprises means configured so as to output a type of fault of the line, as a function of the threshold reached by the feedback signal and a distortion level of the signal. return signal.
  • the invention is also characterized in that the apparatus comprises at least one signaling diode configured so as to be activated as a function of a state of the line or of said apparatus.
  • the invention is also characterized in that the apparatus comprises means for triggering the diode, switching from an old state to a new state as soon as a threshold is reached by the return signal, said means being maintained in the new state during a measurement period.
  • the invention is also characterized in that the apparatus comprises a measuring circuit composed of analog and digital electronic components sequenced by a clock.
  • the invention is also characterized in that the apparatus comprises a processing unit comprising a microprocessor capable of executing instruction codes of a program memory intended to determine the average impedance of the line, to adapt the two thresholds by function of the impedance, to determine the distance of the fault and to determine the type of fault.
  • a processing unit comprising a microprocessor capable of executing instruction codes of a program memory intended to determine the average impedance of the line, to adapt the two thresholds by function of the impedance, to determine the distance of the fault and to determine the type of fault.
  • the invention also relates to a method for diagnosing the wiring quality of a very high-speed digital subscriber line executed by the electronic or analog components of the apparatus of the invention or by the microprocessor of the apparatus.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a diagnostic device of a very high speed subscriber line according to one embodiment of the invention
  • FIG. 2 shows a graphical representation of a function of variation of the comparison limit thresholds with respect to an average impedance of the subscriber line, according to one embodiment of the invention.
  • Figure 3 shows an illustration of steps corresponding to the operation of an embodiment of the invention.
  • Figures 4 and 6 show a timing diagram of electrical signals internal to the diagnostic apparatus, according to one embodiment of the invention.
  • Figure 5 shows a comparison between a step type test signal and a pulse type test signal as in one embodiment of the invention.
  • FIG. 7 shows a schematic representation of a diagnostic apparatus of a very high speed subscriber line according to another embodiment of the invention.
  • FIG. 1 represents, schematically, a device 10 of FIG. test provided with the improved means of the invention.
  • the test apparatus 10 is a portable and compact housing.
  • the housing of the apparatus 10 is, in the example of Figure 1, rectangular about ten centimeters in length and width.
  • the shape and dimensions of the apparatus 10 are not limiting to those of FIG.
  • the apparatus 10 is supplied with electrical energy via an electrical source (not shown).
  • This power source can be an electrical distribution network in this case, the device is equipped with a power adapter.
  • This power source can also be a battery pack. This battery pack can be rechargeable.
  • the apparatus 10 is connected to a network 11 of a service provider via a subscriber line 12.
  • the apparatus 10 comprises a port 13 connected to the telephone line 12.
  • This port 13 may be a connector of the "modular jack" type (for example: RJ11, RJ45).
  • the apparatus 10 comprises a screen 14 for displaying the test result.
  • the apparatus 10 comprises a switch 16 actuated by pressure.
  • the apparatus 10 may also include light-emitting diodes for signaling the different events occurring on said apparatus.
  • the apparatus 10 also comprises a diode supply circuit (not shown) according to a determined code.
  • the apparatus 10 may in particular comprise:
  • a diode 15a for signaling that the telephone line 12 is powered
  • a diode 15b to signal that the subscriber's line encounters a problem of low impedance
  • FIG. 1 shows a preferred embodiment of the embodiment of the invention.
  • the invention is implemented by means of a measuring circuit 20 of the apparatus 10.
  • the signal received by the circuit 20 is a return signal of a test signal transmitted on the line 12.
  • the circuit 20 comprises a generator 17 of clock signals. This generator 17 makes it possible to transmit on line 12 a step-type test signal via logic inverters 32 and a resistor 31 matching the circuit to the impedance of line 12.
  • the return signal passes through a comparison module 21.
  • This module 21 comprises a first comparator 22 comprising a positive input adapted to receive the return signal and a negative input adapted to receive a first comparison threshold S1.
  • the module 21 further comprises a second comparator 23 comprising a negative input able to receive the return signal and a positive input able to receive a second comparison threshold S2.
  • the upper threshold S1 corresponds to the maximum absolute value of impedance above which disturbances caused by discontinuities or bad connections are no longer negligible.
  • the lower threshold S2 corresponds to the minimum absolute value of impedance below which disturbances caused by discontinuities due to short circuits or line deviations are substantial.
  • the module 21 thus makes it possible to continuously compare the feedback signal with respect to a high threshold S1 and a low threshold S2.
  • the return signal is thus compared with respect to the two thresholds S1 and S2.
  • the circuit 20 comprises a correction module 24 intended to dynamically converge in real time the threshold S1 of maximum impedance and the threshold S2 of minimum impedance as a function of the average impedance of the line. 12.
  • the thresholds S1 and S2 are thus corrected according to the impedance of the return signal.
  • the apparatus 10 is provided with adaptation means configured so as to adjust the thresholds S1 and S2 with respect to the impedance of the line 12.
  • the thresholds S1 and S2 are adapted by low-pass filtering of the return signal with a time constant that is easily adaptable and can be optimized according to the type of use.
  • the outputs of the comparators 22 and 23 of the module 21 are used to supply a network 26 of logic gates.
  • This network 26 comprises an OR gate 25 followed by two latches 27 and 28 for locking placed one after the other. Both latches 27 and 28 are of type D
  • the flip-flop 27 has an input PRE receiving the return signals summed by the gate 25, and a CLR input receiving a reset signal provided by a synchronization clock corresponding to the generator 17.
  • the return signal is greater than the first threshold S1, or lower than the second threshold S2, then the input PRE is at 1 and an output Q of the said flip-flop is locked in the high state.
  • the flip-flop 27 has a CLR input which forces it to zero before the test step signal is transmitted.
  • the second flip-flop 28 has an input D which copies the output Q of the first flip-flop 27 as a function of a delayed clock signal CLK.
  • the second flip-flop 28 has inputs PRE and CLR kept inactive by the application of a voltage corresponding to the state of rest of these inputs. In one example, this voltage is of the order of 0 volts.
  • the second flip-flop 28 When the return signal is greater than or equal to the threshold S1, the second flip-flop 28 activates the diode 15d to signal that the subscriber's line encounters a problem of high impedance. When the return signal is below the threshold S2, the second flip-flop 28 activates the diode 15b to signal that the subscriber's line encounters a problem of low impedance.
  • these two diodes 15d and 15b are red in color.
  • the second flip-flop activates the diode 15c to indicate that the line of the subscriber does not encounter any problem.
  • this diode 15c is green in color.
  • FIG. 2 shows a graphical example of a convergence function of the thresholds S1 and S2 as a function of the average impedance.
  • the x-axis represents distances in meters and the ordinate axis of impedances in ohm. Thresholds change according to the impedance average of the line to avoid detection of false positives.
  • the comparison limit thresholds S1 and S2 bound the return signal 44.
  • the thresholds S1 and S2, represented here in solid line, correspond to the signals obtained when the average impedance of the line , calculated from the feedback signal, is substantially equal to the nominal impedance of the apparatus.
  • the nominal impedance of the device is equal to 100 ⁇ .
  • the thresholds S1 and S2 represented here in dotted line, correspond to the signals obtained when the average impedance of the line, calculated from the return signal, is different from the nominal impedance of the device.
  • the thresholds S1 and S2 shown in dashed lines bound a feedback signal 44 whose average impedance is substantially equal to 78 ⁇ .
  • the tests can be run on the line in service (powered on), with POTS and / or DSL services.
  • FIG. 3 is an exemplary functional diagram of the execution of the invention.
  • FIG. 3 shows a preliminary step 50 in which the switch 16 is actuated, causing the apparatus 10 to be turned on.
  • This preliminary step also aims at initializing the threshold parameters S1 and S2 and the average impedance for a new test.
  • These initialization parameters are predefined parameters by default. In one example these parameters are determined for an average impedance of the 100 ⁇ line.
  • a transmission phase 40 is activated.
  • a step generator 17 of the apparatus 10 is activated.
  • This generator 17 produces a step voltage test signal 41.
  • the generator produces step test signals 41 repeated every 50 sec.
  • a reception signal receiving phase 42 is activated.
  • the test devices detect a fault when the feedback signal exceeds a certain threshold.
  • this threshold is set around an impedance assumed to be known by the operator, and that is that of the installation cable.
  • impedance assumed to be known by the operator, and that is that of the installation cable.
  • the quality of the connection and the cable can modify the detection characteristics, even if one can compensate for these phenomena and these disadvantages, for example by making a two-step measurement, there will remain a common situation where no strategy can eliminate the problem: that where heterogeneous cables are present in the same installation.
  • the invention solves these disadvantages by making a dynamic adaptation in real time of the thresholds of the average impedance of the line, at a step 53. Indeed, the average impedance is updated as the feedback signal returns .
  • This correction is performed by filtering the feedback signal of the line with a time constant easily adaptable and can be optimized depending on the type of use. It should be noted that these correction signals are created in a very simple analog way, thanks in particular to the use of a step as a test signal.
  • the thresholds S1 and S2 are compensated according to the average impedance determined as and when. If a change in the average impedance of the line is found at one place, the compensation will automatically converge the two thresholds symmetrically so as to find a detection both sensitive and balanced on the types of defects.
  • a trigger signal is sent to the logic network 26 to switch from one state to another. This switching commands the activation of the corresponding high-impedance diodes 15d or corresponding low-impedance 15b. These diodes are kept on during the measurement period of 50ps. Then, the network 26 is switched to another state and the diodes 15d high impedance or 15d low impedance are disabled. Device 0 is now ready for a new measurement.
  • the correction module 24 comprises a circuit for removing from the return signal 44 all the faults that do not disturb the signal and can be detected. It became apparent during the experiment that shunt-connected lines shorter than 1.5 meters do not interfere with the VDSL signal. These defects may be due to distortion of a cable, a twisted cable under a door, etc.
  • This length of 1.5 meters is determined according to the tolerances of the electronic components of the apparatus 10.
  • an AND gate 30 of the location module 29 creates a binary signal set high at the beginning of the measurement slot and returns to zero as soon as a fault is detected. This signal is repeated every 50 is and its duty cycle is proportional to the distance to the fault.
  • the location module 29 determines a location of the detected fault by converting the duty cycle of the binary signal into voltage via a converter 33. This voltage is itself displayed by the apparatus 10 with a gain that allows the convert to distance information.
  • the duration of the binary signal would be around 100 ns assuming that the cable has a velocity factor of 5 ns / meter. If the measurement frequency is 20 KHz, then the period is 50 ⁇ . In this case, the binary signal is therefore at 5 volts for a proportion equal to 0.1 / 50 of the time is 0.002. The average value of such a signal is 0.002 X 5 volts or 0.01 volts. It is therefore sufficient for a filter having a large time constant in front of the 50 ⁇ of the measurement period to convert the binary signal into a continuous signal. This continuous signal having a value in millivolts equal to the value in meters of the distance of the defect.
  • the circuit 20 outputs, with simple calculations and a relatively short time, a location of the detected fault.
  • This localization method is simple and easier to perform than existing methods. Indeed, in the state of the art, measuring the distance of the fault is done by launching an electronic stopwatch at the beginning of the measurement and stopping it when a fault is detected. This is a relatively intensive approach compared to the counting means to implement given the speed of the signals.
  • the distance conversion factor voltage is determined by the measurement frequency, and it is also this adjustable frequency, which calibrates the device during manufacture.
  • a single calibration is to be performed at the time of manufacture of the apparatus. Only a distance reference is to be calibrated via a potentiometer.
  • FIG. 4 illustrates the method described in FIG. 3 in the form of a graphical representation.
  • the generator 17 produces a succession of signals 41 represented in FIG. 3 in the form of a timing diagram.
  • a step voltage signal 41 has an amplitude and a duration of predetermined values.
  • the amplitude has a voltage of 5 volts and a duration of 50 ⁇ .
  • a step test signal is preferred to a pulse generally used in the state of the art.
  • Figure 5 shows the result of routing a test signal 41 in echelon and a test pulse 39.
  • the test pulse 39 is a pulse of 10 nanoseconds and the test signal 41 has the same rise time. In order to force the result line, these two signals are emitted on a line having substantially 200 meters of cables.
  • the signal 41a is the signal measured on the line at about 200 meters. Even if the starting level test signal 41 is attenuated, it is weakly. On the other hand, the signal 39a measured on the line at about 200 meters is greatly attenuated in the wiring relative to the original test pulse 39. This signal 39a measured is at the limit of the dispersion. It thus becomes almost impossible to detect with certainty the faults present on the wiring with this scattered signal.
  • the step voltage signal 41 is used for its robustness with respect to the transmission conditions. Because the detection of an echo is not difficult and delicate as in the case of a pulse that is quickly attenuated and dispersed in consumer-grade wiring, such as the telephone installation of a house.
  • the step allows the implementation of a dynamic adaptation of the characteristics of the measured line. Indeed, it makes it possible to create a modulated signal whose average value in mini volts corresponds to the distance to the defect in meters by means of a judicious choice of the frequency of operation.
  • a time measurement window 43 is triggered simultaneously with the production of each step voltage signal 41.
  • this time window has a predetermined duration D.
  • the duration D is determined according to the maximum distance where the defects will be detected. In a preferred embodiment, this distance is equal to 40 meters. In this case, assuming that the cable has a velocity factor of 5 ns / meter, the duration D is equal to about 400ns. Since the check is to be carried out on the client side, a maximum distance of 40 meters is sufficient.
  • the measurement circuit 20 is in fault echo listening. With the invention, the fault detection is effective as soon as a step test signal is emitted on the line.
  • the fact of making the transmission phase coincide with the reception phase has mainly the advantage of eliminating the blind zones.
  • defects are represented by a solid circle 43.
  • This figure shows the test signal 4, the feedback signal 44, the measurement window 43 and the binary signal 45.
  • FIG. 6 shows a zoom of the superposition of the signals internal to the apparatus 10.
  • the analysis of the return signal is carried out during the measurement window 43.
  • the return signal 44 is bounded by the two thresholds S1 and S2. The values of these two thresholds are updated as the return signal 44 returns.
  • the technician connects the apparatus 10 at the customer's line then press the switch. And almost immediately, for example after about two seconds, the result is displayed on the viewing screen.
  • This result includes in particular: the detection of a fault, the type of fault detected and an estimate of the location of the fault on the wiring.
  • the diagnosis is immediate. It is not necessary to wait for the end of the measurement and analysis by a processing unit or a human interpretation to detect and locate a defect.
  • This device is ergonomic and very easy to use. Technicians do not need specific knowledge to use it.
  • the invention thus provides a tool for the technician who intervenes at the customer to locate faults, estimate in meter the distance where the fault is located, identify the type of fault and detect the presence of the supply voltage on the line.
  • the tester is an indispensable tool for quick and efficient installation and troubleshooting.
  • This test apparatus of the invention consists of common and inexpensive components, which makes its manufacture simple and inexpensive.
  • the components may be replaced by corresponding components.
  • other components may be interposed between the described components of these devices.
  • the apparatus of the invention can be directly used by the customer to test his line.
  • the structure and operation of the device can be much more simplified, compared to the device described in Figure 1, to facilitate its use to the customer who is not technician.
  • the customer can in a preferred embodiment, only check whether its wiring is correct or has a fault.
  • This simplified apparatus has a lower cost compared to the apparatus used by a technician who additionally provides the type of defect and an estimate of the location.
  • the elements contained in the diagnostic device 10 of the invention can be installed in a DSL modem or in a multiservice box commonly called 'box'.
  • the invention is not limited to the embodiments described above.
  • the output signal of the logic network may be PWM (Pulse Width Modulation) type (PWM).
  • PWM Pulse Width Modulation
  • this PWM signal is passed through a low pass filter in order to convert its duty cycle into voltage. This voltage is then converted into distance.
  • the logic network 26 may be replaced by a combinational logic circuit formed by the gates and, or, or exclusive.
  • the measurement circuit 20 may be replaced by a processing unit, even if it is more expensive.
  • Figure 7 shows an example of an apparatus 10 provided with an exemplary processing unit.
  • the processing unit 60 comprises a program memory 61 and a data memory 62 connected to a microprocessor 63 via a communication bus 64.
  • the processing unit 50 is connected to the different diodes of the apparatus 10 described above, via another communication bus 65.
  • the processing unit 60 has an input / output interface 66 for connecting the buses 64 and 65.
  • the processing unit 60 may be a computer or formed by a set of computers.
  • the actions carried out by the processing unit 60 are ordered by the microprocessor 61.
  • the microprocessor 63 generates, in response to the instruction codes stored in the program memory 61, commands for the various elements of the device 0.
  • the program memory 61 is divided into several areas, each area corresponding to a function or mode of operation of the program of the test apparatus. Similarly, when an action is given to a program, this action corresponds to the implementation by a microprocessor, connected to a memory in which the program is recorded, all or part of the instruction codes forming the said program.
  • a field 67 includes instruction codes to activate the sending of a test signal on line 12 of the client.
  • the test signal is a step emitted by a generator 68 of steps.
  • a zone 68 includes instruction codes for activating, simultaneously with the transmission of the test signal on line 12 of the client, a phase of listening to a feedback signal.
  • An area 69 includes instruction codes for dynamically determining an average impedance of line 12 as the return signal is received.
  • a zone 70 comprises instruction codes for dynamically converging in real time a threshold S1 of maximum impedance and a threshold S2 of minimum impedance as a function of the average impedance of the line 12 outputted by the instruction codes from zone 69.
  • a zone 71 includes instruction codes for extracting from the data memory a type of defects as a function of the threshold reached.
  • An area 72 includes instruction codes for providing a binary signal based on the comparison result between the average impedance and the thresholds S1 and S2.
  • An area 73 includes instruction codes for converting the binary signal to a distance.
  • the data memory 62 is, for example, structured into a table.
  • each line of the table corresponds to a type of default
  • each column of the table corresponds to information on this defect.
  • the data memory 62 comprises a column 62a corresponding to a type of fault (discontinuity, short-circuit, parasitic signal, etc.), a column 62b corresponding to the threshold S1, a column 62c corresponding to the threshold S2, and a column 62d corresponding to an electrical measurement (in volt or ampere).
  • the knowledge of the threshold reached and the measurement of the return signal at the moment when the fault has been detected enables the type of fault to be extracted from the table 62.
  • the processing unit 60 determines the type of defects.
  • the processing unit 60 comprises a trigger device 74 able to be switched from one state to another.
  • This device 74 may be a bistable or a monostable. This device is connected to the diodes 15b, 15c and 15d.
  • the processing unit 60 may further comprise a fault detection filter 75 making it possible to eliminate from the return signal 44 all the non-disturbing and detectable faults.
  • a low state is triggered when a threshold is reached, it is in this case represented by the binary digit 0 and a high state by the binary digit 1.
  • the processing unit thus creates a binary signal set in the high state at the beginning of the measuring window and which returns to zero as soon as a fault is detected.
  • the processing unit stores in the data memory 62 the created binary signal before using it to calculate a distance.

Abstract

Procédé de diagnostic de la qualité de câblage d'une ligne d'abonné numérique à très haut débit et appareil de mise en œuvre dudit procédé La présente invention a pour objet un appareil (10) de diagnostic pour tester chez un utilisateur la qualité du câblage vis à vis des signaux à très haut débit acheminés via un réseau téléphonique (12) privé (câblage chez l'utilisateur dudit réseau). Cet appareil de test permet aux techniciens d'installation et d'entretien des réseaux de confirmer de manière immédiate notamment la qualité des connexions en réception et en émission, quant à leur exploitation pour le VDSL, le type de défaut détecté et une localisation du défaut sur le câblage.

Description

Procédé de diagnostic de la qualité de câblage d'une ligne d'abonné numérique à très haut débit et appareil de mise en œuvre dudit procédé
Domaine de l'invention
La présente invention a pour objet un appareil de diagnostic de la qualité de câblage d'une ligne d'abonné numérique à très haut débit. Plus particulièrement, l'invention a pour objet un appareil pour tester chez un utilisateur la qualité du câblage vis à vis des signaux à très haut débit acheminés via un réseau téléphonique.
La présente invention a également pour objet un procédé de diagnostic de la qualité de câblage d'une ligne d'abonné numérique à très haut débit.
Un but de l'invention est d'optimiser l'efficacité et la durée d'une vérification d'un état de câblage d'une ligne d'abonné numérique à très haut débit en détectant en temps réel des défauts présents sur le câblage et en localisant l'origine desdits défauts.
Etat de la technique
La technologie de type VDSL (Very high Bit Rate - ligne d'abonné numérique à très haut débit) est de plus en plus utilisée par les fournisseurs de services réseau afin d'offrir la télévision sur IP (Internet Protocol - Protocole Internet) standard et haute-définition ainsi que le service de vidéo IP sur demande sur de nombreux canaux. Cette technologie permet d'acheminer à chaque abonné jusqu'à 100 Mbit/s de données en réception. Elle est donc considérée comme étant une solution de rechange plus économique et plus rapide à déployer, comparée à la fibre optique, jusqu'au domicile et ne présente pas les limitations en débits inhérentes à la technologie ADSL (pour Assymetric Digital Subscriber Line en anglais ou ligne d'abonné numérique à débit asymétrique).
Tandis que l'ADSL utilise des fréquences allant jusqu'à 1 ,1 MHz (2,2 MHz pour l'ADSL 2+), la bande de fréquences du VDSL peut atteindre 30 MHz. Or, plus les fréquences de transmission sont élevées, plus elles sont soumises à des facteurs physiques et exigent, entre autres, un soin particulier dans le câblage de l'abonné.
En outre, le type et la longueur du câble utilisé pour le signal VDSL influent considérablement sur la bande passante disponible. Or, si les fournisseurs disposent d'informations relativement précises sur les câbles tirés jusqu'au distributeur à l'entrée du domicile, ils ne peuvent évaluer le câblage domestique à distance.
Avec le signal VDSL, il convient aussi d'éviter les déviations ou lignes non utilisées, qui réfléchissent le signal à l'extrémité de la ligne ou captent les perturbations comme une antenne. Ainsi, il est nécessaire de procéder à une vérification du câblage au domicile du client.
Aujourd'hui il existe des appareils de test permettant aux techniciens d'installation et d'entretien des réseaux de vérifier l'état de connexion VDSL en réception et en émission chez un client. Une fois que la connexion entre la ligne et l'appareil de test est établie, une phase d'émission est activée, pendant laquelle une impulsion de courte durée est créée et envoyée sur la ligne de l'abonné via l'appareil de test. Après l'émission de l'impulsion, l'appareil de test entre en phase d'écoute d'un signal de réflexion en réponse à l'impulsion. Ce type d'appareil de test présente des inconvénients. En effet, si l'écho d'un défaut est reçu par l'appareil lors de la phase d'émission, il sera occulté. L'occultation de cet écho fausse le résultat de l'analyse. Les appareils traditionnels présentent ainsi des inconvénients dus à la présence d'une zone aveugle.
En outre, l'appareil de test comporte des moyens aptes à enregistrer dans une mémoire les signaux reçus du réseau en réponse à l'impulsion. Les mesures mémorisées sont ensuite transférées sous forme numérique vers une unité de traitement distincte comportant des algorithmes destinés au traitement de ces données déportées. L'unité de traitement analyse les grandeurs enregistrées afin de fournir un diagnostic du câblage. Ce diagnostic comporte des informations relatives à un état du câblage et à une localisation de défauts. Avec ce type d'outil, il est ainsi nécessaire d'obtenir d'abord les mesures effectuées et enregistrées avant que l'unité de traitement puisse déterminer des défaillances du réseau. Ainsi un laps de temps est observé avant que les données enregistrées ne soient transférées vers l'unité de traitement. Les résultats fournis par l'unité de traitement ne sont pas immédiats.
La réalisation d'un tel outil et de tels algorithmes demande ainsi la mise en œuvre de technologies onéreuses, du fait de spécifications exigeantes. Cette technologie onéreuse augmente le coût global dudit appareil et du diagnostic. De ce fait, les opérateurs de réseau préfèrent ne pas munir leur technicien d'un tel outil vu son coût si rédhibitoire, environ 200 voire 300 euros et vu le nombre de techniciens.
Pour ces raisons d'économie, il est utilisé des appareils de mesure destinés à fournir directement le résultat de test de l'état du signal VDSL sur le réseau privé du client. Avec ces appareils, le technicien doit suivre une procédure de mesure préalablement définie, assez longue et contraignante, pouvant durer une dizaine de minutes pour détecter un problème de débit sur le réseau. En outre, les techniciens analysent eux mêmes les signaux reçus du réseau et de par leurs expertises délimitent une zone de localisation du défaut détecté. Le degré d'exactitude qu'a cette localisation estimative du défaut est relativement faible.
En outre, les appareils de test existants ne sont pas adaptés à une localisation de défauts, chez le client, situés en général à quelques mètres.
Ainsi actuellement, se fait réellement sentir le besoin de fournir au technicien un appareil de vérification de la qualité d'une ligne d'abonné numérique à très haut débit, apte à détecter en temps réel les défauts présents sur le câblage chez l'abonné et une estimation de la localisation de tels défauts avec une bonne précision.
Exposé de l'invention
L'invention a justement pour but de répondre à ce besoin tout en remédiant aux problèmes relatifs aux techniques précédemment exposées. Pour cela, l'invention propose un appareil de diagnostic d'une ligne d'abonné numérique à très haut débit.
L'appareil de test de l'invention est destiné aux applications d'installation et d'entretien liées aux réseaux d'accès à très haute vitesse sur cuivre. Cet appareil de- test permet aux techniciens d'installation et d'entretien des réseaux de confirmer notamment la qualité des connexions en réception et en émission, quant à son exploitation pour le VDSL et le VDSL2, le type de défaut détecté et une localisation du défaut sur le câblage.
Cet appareil a pour but de détecter des perturbations au niveau du câblage de l'abonné. Il fournit en sortie le type de défaut ayant occasionné la perturbation. Ce type de défaut peut être entre autres :
- la présence d'un câble parasite placé en dérivation, ou
- une section de câble n'ayant pas l'impédance attendue, ou - une discontinuité due à des courts-circuits ou à des mauvaises connexions.
L'appareil fournit également une localisation du défaut détecté. Les informations sont fournies en sortie en général en moins de deux secondes.
L'invention a donc pour objet un appareil de diagnostic, d'un état de câblage d'une ligne d'abonné numérique à très haut débit, comportant
- un générateur de signal de test en échelon,
- des moyens de visualisation d'un signal retour en réponse au signal de test émis sur la ligne,
caractérisé en ce qu'il comporte
- des moyens de détermination dynamique d'une impédance moyenne de la ligne en fonction du signal retour,
- des moyens d'adaptation d'un premier seuil haute impédance et d'un second seuil basse impédance de comparaison limites bornant le signal retour en fonction de l'impédance moyenne déterminée.
Avantageusement, l'invention est également caractérisée en ce que l'appareil comporte des moyens configurés de sorte à créer un signal binaire dont la valeur est changée dès que le signal retour atteint un des seuils. Il comporte également dés moyens de filtrage configurés de sorte à convertir le signal binaire en un signal continu dont la valeur en tension correspond à une distance d'un défaut induisant le dépassement du seuil par le signal retour.
Avantageusement, l'invention est également caractérisée en ce que l'appareil comporte des moyens configurés de sorte à fournir en sortie un type de défaut de la ligne, en fonction du seuil atteint par le signal de retour et d'un niveau de distorsion du signal retour.
Avantageusement, l'invention est également caractérisée en ce que l'appareil comporte au moins une diode de signalisation configurée de sorte à être activée en fonction d'un état de la ligne ou dudit appareil.
Avantageusement, l'invention est également caractérisée en ce que l'appareil comporte un moyen de déclenchement de la diode, basculant d'un état ancien à un nouvel état dès qu'un seuil est atteint par le signal retour, ledit moyen étant maintenu dans le nouvel état durant une période de mesure.
Avantageusement, l'invention est également caractérisée en ce que l'appareil comporte un circuit de mesure composé de composants électroniques analogiques et numériques séquencés par une horloge.
Avantageusement, l'invention est également caractérisée en ce que l'appareil comporte une unité de traitement comportant un microprocesseur apte à exécuter des codes instructions d'une mémoire programme destinés à déterminer l'impédance moyenne de la ligne, à adapter les deux seuils en fonction de l'impédance, à déterminer la distance du défaut et à déterminer le type de défaut.
L'invention a également pour objet un procédé de diagnostic de la qualité de câblage d'une ligne d'abonné numérique à très haut débit exécuté par les composants électroniques ou analogiques de l'appareil de l'invention ou par le microprocesseur de l'appareil.
Brève description des dessins
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit et à l'examen des figures qui l'accompagnent. Celles-ci ne sont présentées qu'à titre illustratif mais nullement limitatif de l'invention.
La figure 1 montre une représentation schématique d'un appareil de diagnostic d'une ligne d'abonné à très haut débit selon un mode de réalisation de l'invention,
La figure 2 montre une représentation graphique d'une fonction de variation des seuils de limite de comparaison par rapport à une impédance moyenne de la ligne d'abonné, selon un mode de réalisation de l'invention.
La figure 3 montre une illustration d'étapes correspondant au fonctionnement d'un mode de réalisation de l'invention.
Les figures 4 et 6 montrent un diagramme temporel de signaux électriques internes à l'appareil de diagnostic, selon un mode de réalisation de l'invention.
La figure 5 montre une comparaison entre un signal de test de type échelon et un signal de test de type impulsion comme dans un mode de réalisation de l'invention.
La figure 7 montre une représentation schématique d'un appareil de diagnostic d'une ligne d'abonné à très haut débit selon un autre mode de réalisation de l'invention,
Description détaillée de modes de réalisation de l'invention
La figure 1 représente, de manière schématique, un appareil 10 de test muni des moyens perfectionnés de l'invention. L'appareil 10 de test est un boîtier portatif et peu encombrant. Le boîtier de l'appareil 10 est, dans l'exemple de la figure 1 , rectangulaire d'une dizaine de centimètres en longueur et en largeur. La forme et les dimensions de l'appareil 10 ne sont pas limitatives à celles de la figure 1.
Dans un mode de réalisation préféré, l'appareil 10 est alimenté en énergie électrique via une source électrique (non représentée). Cette source électrique peut être un réseau de distribution électrique dans ce cas, l'appareil est muni d'un adaptateur secteur. Cette source électrique peut également être un pack de batteries. Ce pack de batteries peut être rechargeable.
L'appareil 10 est relié à un réseau 11 d'un fournisseur de services via une ligne 12 téléphonique d'abonné. L'appareil 10 comporte un port 13 connecté à la ligne téléphonique 12. Ce port 13 peut être un connecteur du type « modular jack » (par exemple : RJ11 , RJ45).
L'appareil 10 comporte un écran 14 de visualisation de résultat de test. L'appareil 10 comporte un interrupteur 16 actionné par pression. L'appareil 10 peut également comporter des diodes électroluminescentes destinées à signaler les différents événements se produisant sur ledit appareil. L'appareil 10 comporte également un circuit d'alimentation des diodes (non représenté) suivant un code déterminé. Par exemple, l'appareil 10 peut notamment comporter:
- une diode 15a pour signaler que la ligne 12 téléphonique est alimentée,
- une diode 15b pour signaler que la ligne de l'abonné rencontre un problème de faible impédance,
- une diode 15c pour signaler que la ligne de l'abonné ne rencontre aucun problème,
- une diode 15d pour signaler que la ligne de l'abonné rencontre un problème de haute impédance,
- une diode 15e pour signaler que la batterie d'alimentation est faible. La figure 1 montre un mode de réalisation préféré de l'exécution de l'invention. Dans l'exemple de la figure 1, l'invention est exécutée à l'aide d'un circuit 20 de mesure de l'appareil 10. Le signal reçu par le circuit 20 est un signal retour d'un signal test émis sur la ligne 12. Pour ce faire, le circuit 20 comporte un générateur 17 de signaux d'horloge. Ce générateur 17 permet d'émettre sur la ligne 12 un signal test de type échelon par l'intermédiaire d'inverseurs logiques 32 et d'une résistance 31 adaptant le circuit à l'impédance de la ligne 12.
Le signal retour passe à travers un module de comparaison 21. Ce module 21 comporte un premier comparateur 22 comprenant une entrée positive apte à recevoir le signal retour et une entrée négative apte à recevoir un premier seuil S1 de comparaison. Le module 21 comporte en outre un second comparateur 23 comprenant une entrée négative apte à recevoir le signal retour et une entrée positive apte à recevoir un second seuil S2 de comparaison.
Le seuil S1 supérieur correspond à la valeur absolue maximale d'impédance au dessus de laquelle les perturbations causées par des discontinuités ou des mauvaises connexions ne sont plus négligeables. Le seuil S2 inférieur correspond à la valeur absolue minimale d'impédance en dessous de laquelle les perturbations causées par des discontinuités dues à des courts-circuits ou à des déviations de ligne sont substantielles.
Le module 21 permet ainsi de comparer en permanence le signal retour par rapport à un seuil haut S1 et à un seuil S2 bas. Le signal retour est ainsi comparé par rapport aux deux seuils S1 et S2.
Lors de la réalisation de l'invention, on a noté l'apparition de fausses détections. Ces fausses détections correspondent à une détection d'un défaut alors qu'il n'y en a pas. Ces fausses détections peuvent être dues au fait que chez un abonné différents types de câbles et de générations de câbles coexistent avec des caractéristiques physiques et mécaniques différentes. Ainsi, un câble ancien, par exemple de 10 ans et plus, peut générer des perturbations et sera détecté comme un défaut par l'appareil.
Pour résoudre cet inconvénient, le circuit 20 comporte un module 24 de correction destiné à faire converger de manière dynamique et en temps réel le seuil S1 d'impédance maximale et le seuil S2 d'impédance minimale en fonction de l'impédance moyenne de la ligne 12. Les seuils S1 et S2 sont ainsi corrigées en fonction de l'impédance du signal retour.
Ainsi, l'appareil 10 est muni de moyens d'adaptation configurés de sorte à ajuster les seuils S1 et S2 par rapport à l'impédance de la ligne 12. Les seuils S1 et S2 sont adaptés par un filtrage passe-bas du signal retour avec une constante de temps facilement adaptable et pouvant être optimisée en fonction du type d'utilisation.
Les sorties des comparateurs 22 et 23 du module 21 sont utilisées pour alimenter un réseau 26 de portes logiques. Ce réseau 26 comporte une porte OU 25 suivie deux bascules 27 et 28 à verrouillage placées l'une à la suite de l'autre. Les deux bascules 27 et 28 sont de type D
La bascule 27 comporte une entrée PRE recevant les signaux retour sommés par la porte 25, et une entrée CLR recevant un signal de remise à zéro fourni par une horloge de synchronisation correspondant au générateur 17. Lorsque le signal retour est supérieur au premier seuil S1 , ou inférieur au deuxième seuil S2, alors l'entrée PRE est à 1 et une sortie Q de la dite bascule est verrouillée à l'état haut.
La bascule 27 a une entrée CLR qui la force à zéro avant l'émission du signal échelon de test.
La seconde bascule 28 comporte une entrée D qui recopie la sortie Q de la première bascule 27 en fonction d'un signal d'horloge CLK retardé. La seconde bascule 28 comporte des entrées PRE et CLR maintenues inactives par l'application d'une tension correspondant à l'état de repos de ces entrées. Dans un exemple cette tension est de l'ordre de 0 volt.
Lorsque le signal retour est supérieur ou égal au seuil S1 , la deuxième bascule 28 active la diode 15d pour signaler que la ligne de l'abonné rencontre un problème de haute impédance. Lorsque le signal retour est inférieur au seuil S2, la deuxième bascule 28 active la diode 15b pour signaler que la ligne de l'abonné rencontre un problème de faible impédance.
Dans l'exemple de la figure 1 , ces deux diodes 15d et 15b sont de couleur rouge.
Lorsque le signal retour est compris entre les deux seuils S1 et S2, alors la deuxième bascule active la diode 15c pour signaler que la ligne de l'abonné ne rencontre aucun problème. Dans l'exemple de la figure 1 , cette diode 15c est de couleur verte.
La figure 2 montre un exemple graphique d'une fonction de convergence des seuils S1 et S2 en fonction de l'impédance moyenne. L'axe des abscisses représente des distances en mètre et l'axe des ordonnées des impédances en ohm. Les seuils évoluent en fonction de l'impédance moyenne de la ligne afin d'éviter la détection de faux positifs.
Comme le montre l'exemple de la figure 2, les seuils S1 et S2 de limite de comparaison bornent le signal de retour 44. Les seuils S1 et S2, représentés ici en trait plein correspondent aux signaux obtenus lorsque l'impédance moyenne de la ligne, calculée à partir du signal de retour, est sensiblement égale à l'impédance nominale de l'appareil. Dans l'exemple de la figure 2, l'impédance nominale de l'appareil est égale à 100Ω.
Comme le montre l'exemple de la figure 2, les seuils S1 et S2, représentés ici en pointillés correspondent aux signaux obtenus lorsque l'impédance moyenne de la ligne, calculée à partir du signal de retour, est différente de l'impédance nominale de l'appareil. Dans l'exemple de la figure 2, les seuils S1 et S2 représentés en pointillés bornent un signal de retour 44 dont l'impédance moyenne est sensiblement égale à 78Ω.
Les tests peuvent être exécutés sur la ligne en service (sous tension), avec des services POTS et/ou DSL.
La figure 3 est un exemple de diagramme fonctionnel de l'exécution de l'invention. La figure 3 montre une étape préliminaire 50 dans laquelle l'interrupteur 16 est actionné entraînant une mise sous tension de l'appareil 10. Cette étape préliminaire a également pour but d'initialiser les paramètres de seuils S1 et S2 et d'impédance moyenne pour un nouveau test. Ces paramètres d'initialisations sont des paramètres prédéfinis par défaut. Dans un exemple ces paramètres sont déterminés pour une impédance moyenne de la ligne de 100Ω.
A une étape 51, une phase 40 d'émission est activée. Un générateur 17 d'échelon de l'appareil 10 est activé. Ce générateur 17 produit un signal 41 de test de tension échelon. Dans un mode de réalisation préféré, le générateur produit des signaux 41 de test échelon répétés toutes les 50 s.
A une étape 52, une phase d'écoute de réception 42 de signaux de réponse est activée.
Dans l'état de la technique, les appareils de test détectent un défaut lorsque le signal de retour dépasse un certain seuil. Toutefois, ce seuil est fixé autour d'une impédance supposée connue par l'opérateur, et qui est celle du câble d'installation. Or, il existe de nombreuses variétés de câbles disponibles sur la ligne ayant des caractéristiques diverses et totalement inconnues a priori du technicien. Si l'impédance effective est trop différente de celle supposée, il y aura une forte asymétrie de la sensibilité par rapport au type de défaut. Par exemple, si l'impédance est trop élevée par rapport à celle supposée, la sensibilité aux défauts pouvant conduire à la détection de faux positifs là où le câble a été un peu malmené mais sans conséquence pour le signal DSL sera exacerbée, alors que des défauts de câblage importants passeront totalement inaperçus.
De même, la qualité de la connexion et du câble pourra modifier les caractéristiques de détection, même si on imagine pouvoir compenser ces phénomènes et ces inconvénients, en faisant, par exemple une mesure en deux temps, il restera une situation courante où aucune stratégie ne pourra éliminer le problème : celle où des câbles hétérogènes sont présents dans une même installation.
L'invention résout ces inconvénients en faisant une adaptation dynamique en temps réel des seuils de l'impédance moyenne de la ligne, à une étape 53. En effet, l'impédance moyenne est actualisée au fur et à mesure que le signal de retour revient. Cette correction est effectuée en filtrant le signal de retour de la ligne avec une constante de temps facilement adaptable et pouvant être optimisée en fonction du type d'utilisation. Il est à noter que ces signaux de correction sont créés de façon analogique très simple, grâce notamment à l'utilisation d'un échelon comme signal de test.
A une étape 54, les seuils S1 et S2 sont compensés en fonction de l'impédance moyenne déterminée au fur et à mesure. Si une modification dans l'impédance moyenne de la ligne est constatée à un endroit, la compensation va faire automatiquement converger les deux seuils de façon symétrique de manière à retrouver une détection à la fois sensible et équilibrée sur les types de défauts.
A une étape 56, un signal de déclenchement est envoyé au réseau 26 logique afin de le basculer d'un état à l'autre. Ce basculement commande l'activation des diodes 15d haute impédance ou 15b basse impédance correspondantes. Ces diodes sont maintenues activées pendant la période de mesure de 50ps. Puis, le réseau 26 est basculé à un autre état et les diodes 15d haute impédance ou 15d basse impédance sont désactivées. L'appareil 0 est maintenant prêt pour une nouvelle mesure.
Dans un mode de réalisation préféré, le module de correction 24 comporte un circuit permettant de supprimer du signal de retour 44 tous les défauts ne perturbant pas le signal et susceptible d'être détectés. Il est apparu au cours d'expérimentation que les lignes connectées en dérivation ayant une longueur inférieure à 1 ,5 mètres ne gênent pas le signal VDSL. Ces défauts peuvent être dus par une distorsion d'un câble, un câble tordu sous une porte etc....
Cette longueur de 1 ,5 mètres est déterminée en fonction des tolérances des composants électroniques de l'appareil 10.
A une étape 57, une porte ET 30 du module 29 de localisation crée un signal binaire mis à l'état haut au début du créneau de mesure et qui repasse à zéro dès qu'un défaut est détecté. Ce signal est répété toutes les 50 is et son rapport cyclique est proportionnel à la distance jusqu'au défaut.
A une étape 58, le module 29 de localisation détermine une localisation du défaut détecté en convertissant le rapport cyclique du signal binaire en tension via un convertisseur 33. Cette tension est elle-même affichée par l'appareil 10 avec un gain qui permet de la convertir en information de distance.
Par exemple, pour un défaut situé à 10 mètres, la durée du signal binaire serait environ de 100 ns en supposant que le câble a un facteur de vélocité de 5 ns/mètre. Si la fréquence de mesure est de 20 KHz, la période est donc de 50με. Dans ce cas, le signal binaire est donc à 5 volts pour une proportion égale à 0.1/50 du temps soit 0.002. La valeur moyenne d'un tel signal vaut 0.002 X 5 volts soit 0.01 volt. Il suffit donc d'un filtrage ayant une constante de temps grande devant les 50με de la période de mesure pour convertir le signal binaire en un signal continu. Ce signal continu ayant une valeur en millivolts égale à la valeur en mètres de la distance du défaut.
Ainsi dans l'invention, à partir du signal binaire, le circuit 20 fournit en sortie avec des calculs simples et un temps relativement court une localisation du défaut détecté. Cette méthode de localisation est simple et plus facile à réaliser par rapport aux méthodes existantes. En effet, dans l'état de la technique, la mesure de la distance du défaut se fait en lançant un chronomètre électronique au début de la mesure et en l'arrêtant au moment où on détecte un défaut. C'est une approche relativement intensive par rapport aux moyens de comptage à mettre en œuvre compte tenu de la rapidité des signaux.
Cette approche est avantageuse, car le signal binaire dérivé des signaux internes du circuit 20 de mesure, doit juste être filtré, et appliqué à un module millivoltmètre standard et bon marché. Avec l'invention, on a donc pu réaliser la mesure de distance avec des moyens simples, bon marché, et peu exigeants sur le plan technologique. Le facteur de conversion distance tension est déterminé par la fréquence de mesure, et c'est d'ailleurs cette fréquence ajustable, qui permet de calibrer l'appareil lors de la fabrication. Avec l'invention, une seule calibration est à effectuer au moment de la fabrication de l'appareil. Seule une référence de distance est à calibrer via un potentiomètre.
La figure 4 illustre le procédé décrit à la figure 3 sous forme de représentation graphique. Durant la phase d'émission, le générateur 17 produit une succession de signaux 41 représentés à la figure 3 sous forme de chronogramme. Un signal 41 de tension échelon présente une amplitude et une durée de valeurs prédéterminées. Dans un exemple, l'amplitude a une tension de 5 Volts et une durée de 50με.
Dans l'invention, un signal de test en échelon est préféré à une impulsion utilisée en général dans l'état de la technique. La figure 5 montre le résultat de l'acheminement d'un signal test 41 en échelon et d'une impulsion 39 test. L'impulsion test 39 est une impulsion de 10 nanosecondes et le signal de test 41 a le même temps de montée. Afin de forcer le trait des résultats, ces deux signaux sont émis sur une ligne ayant sensiblement 200 mètres de câbles.
Le signal 41a est le signal mesuré sur la ligne à environ 200 mètres. Même si le signal 41 de test échelon de départ est atténué, il l'est faiblement. Par contre, le signal 39a mesuré sur la ligne à environ 200 mètres est fortement atténué dans les câblages par rapport à l'impulsion de test 39 d'origine. Ce signal 39a mesuré est à la limite de la dispersion. Il devient ainsi quasi impossible de détecter avec certitude les défauts présents sur le câblage avec ce signal dispersé.
Ainsi, le signal 41 de tension échelon est utilisé pour sa robustesse par rapport aux conditions de transmission. Car la détection d'un écho n'est pas difficile et délicate comme dans le cas d'une impulsion qui est rapidement atténuée et dispersée dans des câblages de qualité grand public, comme l'installation téléphonique d'une maison. En outre, l'échelon permet l'implémentation d'une adaptation dynamique des caractéristiques de la ligne mesurée. En effet, il permet de créer un signal modulé dont la valeur moyenne en mini volts correspond à la distance au défaut en mètres moyennant un choix judicieux de la fréquence de fonctionnement.
Durant la phase 42 de réception, une fenêtre 43 de mesure temporelle est déclenchée, simultanément à la production de chaque signal 41 de tension échelon. Dans un mode de réalisation préféré, cette fenêtre 43 temporelle a une durée D prédéterminée. La durée D est déterminée en fonction de la distance maximale où les défauts seront détectés. Dans un mode de réalisation préféré, cette distance est égale à 40 mètres. Dans ce cas, en supposant que le câble a un facteur de vélocité de 5 ns/mètre, la durée D est égale à environ 400ns. Du fait que la vérification est à effectuer du côté client, une distance maximale de 40 mètres est suffisante. Ainsi, pendant 400 ns de la période du signal 41 de test, le circuit 20 de mesure est en écoute d'écho de défauts. Avec l'invention, la détection de défaut est effective dès l'instant où un signal de test en échelon est émis sur la ligne. Le fait de faire coïncider la phase d'émission avec la phase de réception a principalement pour avantage de supprimer les zones aveugles.
Dans l'exemple de la figure 4, des défauts sont matérialisés par un cercle plein 43. On visualise sur cette figure le signal de test 4 , le signal retour 44, la fenêtre de mesure 43 et le signal binaire 45.
La figure 6, montre un zoom de la superposition des signaux internes à l'appareil 10. Comme le montre l'exemple de la figure 6, l'analyse du signal de retour est effectuée durant la fenêtre 43 de mesure. Le signal de retour 44 est borné par les deux seuils S1 et S2. Les valeurs de ces deux seuils sont actualisées au fur et à mesure que le signal de retour 44 revient.
Dès qu'un défaut est détecté, une variation 44a du signal de retour est observée. Le réseau 26 de portes logiques change d'état tel que montré par le signal 46. Puis, le signal binaire 45 créé par le module 29 de localisation passe à zéro. Des variations multiples du signal de retour sont également observées après la détection d'un défaut. Ces variations multiples correspondent à des réflexions dudit défaut sur la ligne et sont filtrées afin d'être occultées par le circuit 20.
Avec l'appareil de test de l'invention, le technicien connecte l'appareil 10 à la ligne du client puis appuie sur l'interrupteur. Et presque immédiatement, par exemple au bout d'environ deux secondes, le résultat s'affiche sur l'écran de visualisation. Ce résultat comporte notamment : la détection d'un défaut, le type de défaut détecté et une estimation de la localisation du défaut sur le câblage. Avec l'invention, le diagnostic est immédiat. Il n'est pas nécessaire d'attendre la fin de la mesure et des analyses par une unité de traitement ou une interprétation humaine pour détecter et localiser un défaut.
Cet appareil est ergonomique et très facile d'utilisation. Les techniciens n'ont pas besoin de connaissances spécifiques pour pouvoir l'utiliser.
L'invention fournit ainsi un outil pour le technicien qui intervient chez le client pour localiser des défauts, estimer en mètre la distance où se situe le défaut, identifier le type de défaut et détecter la présence de la tension d'alimentation sur la ligne.
L'appareil de test s'avère un outil indispensable pour une installation et un dépannage rapides et efficaces.
Cet appareil de test de l'invention est constitué de composants communs et bon marché, ce qui rend sa fabrication simple et peu coûteuse. En outre, dans la structure de cet appareil, les composants peuvent être remplacés par des composants correspondants. De même, d'autres composants peuvent être intercalés entre les composants décrits de ces dispositifs.
Dans une variante, l'appareil de l'invention peut être directement utilisé par le client pour tester sa ligne. Dans ce cas, la structure et le fonctionnement de l'appareil peuvent être beaucoup plus simplifiés, par rapport à l'appareil décrit à la figure 1 , afin de faciliter son utilisation au client qui n'est pas technicien. Avec cet appareil simplifié, le client pourra dans un mode de réalisation préféré, uniquement vérifier si son câblage est correct ou présente un défaut. Cet appareil simplifié a un coût moindre par rapport à l'appareil utilisé par un technicien qui fournit en sus le type de défaut et une estimation de la localisation.
Dans une variante, les éléments contenus dans l'appareil 10 de diagnostic de l'invention peuvent être installés dans un modem DSL ou dans un boîtier multiservice couramment appelé ' box '. L'invention ne se limite pas aux modes de réalisation ci-dessus décrits. En particulier, le signal de sortie du réseau 25 logique peut être de type modulation de largeur d'impulsions (MLI ou Puise Width Modulation, soit PWM en anglais). Dans ce cas, ce signal MLI est passé à travers un filtre passe bas afin de convertir son rapport cyclique en tension. Cette tension est ensuite convertie en distance.
Dans une variante, le réseau 26 logique peut être remplacé par un circuit logique combinatoire formée par les portes et, ou, ou exclusif.
Dans une autre variante de mode de réalisation, le circuit 20 de mesure peut être remplacé par une unité de traitement, même si elle est plus coûteuse. La figure 7 montre un exemple d'un appareil 10 muni d'un exemple d'unité de traitement. Pour exécuter les actions du circuit 20 de mesure de la figure 1 , l'unité de traitement 60 comporte une mémoire de programme 61 et une mémoire de données 62 connectées à un microprocesseur 63 via un bus de communication 64. L'unité de traitement 50 est connectée aux différentes diodes de l'appareil 10 ci-dessus décrit, par l'intermédiaire d'un autre bus de communication 65. L'unité de traitement 60 comporte une interface d'entrée/sortie 66 permettant de relier les bus 64 et 65. L'unité de traitement 60 peut être un calculateur ou formée par un ensemble de calculateurs.
Les actions menées par l'unité de traitement 60, sont ordonnées par le microprocesseur 61. Le microprocesseur 63 produit, en réponse aux codes instructions enregistrés dans la mémoire programme 61 , des ordres destinés aux différents éléments de l'appareil 0.
La mémoire de programme 61 est divisée en plusieurs zones, chaque zone correspondant à une fonction ou à un mode de fonctionnement du programme de l'appareil 10 de test. De même, lorsque l'on prête une action à un programme, cette action correspond à la mise en œuvre par un microprocesseur, connecté à une mémoire dans laquelle est enregistré le programme, de tout ou partie des codes instructions formant le dit programme.
Dans le mode de réalisation de la figure 7, seules les zones de la mémoire de programme intéressant le plus directement l'invention sont représentées. Une zone 67 comporte des codes instructions pour activer l'émission d'un signal de test sur la ligne 12 du client. Dans l'invention, le signal de test est un échelon émis par un générateur 68 d'échelons.
Une zone 68 comporte des codes instructions pour activer, simultanément à l'émission du signal de test sur la ligne 12 du client, une phase d'écoute d'un signal de retour.
Une zone 69 comporte des codes instructions pour déterminer de manière dynamique une impédance moyenne de la ligne 12 au fur et à mesure de la réception du signal retour.
Une zone 70 comporte des codes instructions pour faire converger de manière dynamique et en temps réel un seuil S1 d'impédance maximale et un seuil S2 d'impédance minimale en fonction de l'impédance moyenne de la ligne 12 fournie en sortie par les codes instructions de la zone 69.
Une zone 71 comporte des codes instructions pour extraire de la mémoire de données un type de défauts en fonction du seuil atteint.
Une zone 72 comporte des codes instructions pour fournir un signal binaire en fonction du résultat de comparaison entre l'impédance moyenne et les seuils S1 et S2.
Une zone 73 comporte des codes instructions pour convertir le signal binaire en distance.
La mémoire de données 62 est, par exemple, structurée en une table. Par exemple chaque ligne de la table correspond à un type de défaut, chaque colonne de la table correspond à un renseignement sur ce défaut. Ainsi la mémoire 62 de données comporte une colonne 62a correspondant à un type de défaut (discontinuité, court-circuit, signal parasite, etc.), une colonne 62b correspondant au seuil S1 , une colonne 62c correspondant au seuil S2, et une colonne 62d correspondant à une mesure électrique (en volt ou en ampère). La connaissance du seuil atteint et de la mesure du signal de retour au moment où le défaut a été détecté permet d'extraire de la table 62, le type de défaut.
Ainsi, en fonction du seuil atteint, l'unité de traitement 60 détermine le type de défauts.
L'unité de traitement 60 comporte un dispositif 74 à déclenchement apte à être basculé d'un état à l'autre. Ce dispositif 74 peut être un bistable ou un monostable. Ce dispositif est relié aux diodes 15b, 15c et 15d. L'unité de traitement 60 peut en outre comporter un filtre 75 de détection de défaut permettant de supprimer du signal de retour 44 tous les défauts ne perturbant pas le signal et susceptibles d'être détectés.
Dans ce mode de réalisation, un état bas est déclenché lorsqu'un seuil est atteint, il est dans ce cas représenté par le chiffre binaire 0 et un état haut par le chiffre binaire 1. L'unité de traitement crée ainsi un signal binaire mis à l'état haut au début du créneau de mesure et qui repasse à zéro dès qu'un défaut est détecté. L'unité de traitement enregistre dans la mémoire de données 62 le signal binaire créé avant de l'utiliser pour calculer une distance.

Claims

REVENDICATIONS
1 - Appareil (10) de diagnostic, d'un état de câblage d'une ligne (12) d'abonné numérique à très haut débit, comportant
- un générateur (17, 68) de signal de test en échelon,
- des moyens (14) de visualisation d'un signal retour en réponse au signal de test émis sur la ligne,
caractérisé en ce qu'il comporte
- des moyens (20, 69) de détermination dynamique d'une impédance moyenne de la ligne en fonction du signal retour,
- des moyens d'adaptation (24, 70) d'un premier seuil haute impédance et d'un second seuil basse impédance de comparaison limites bornant le signal retour en fonction de l'impédance moyenne déterminée.
2 - Appareil selon la revendication 1 , caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (29, 72) configurés de sorte à créer un signal binaire dont la valeur est changée dès que le signal retour atteint un des seuils,
- ledit appareil comporte en outre des moyens (33, 73) de filtrage configurés de sorte à convertir le signal binaire en un signal continu dont la valeur en tension correspond à une distance d'un défaut induisant le dépassement du seuil par le signal retour.
3 - Appareil selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (26, 71 ) configurés de sorte à fournir en sortie un type de défaut de là ligne, en fonction du seuil atteint par le signal de retour.
4 - Appareil selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte au moins une diode (15a, 15b, 15c, 15d et 15e) de signalisation configurée de sorte à être activée en fonction d'un état de la ligne ou dudit appareil.
5 - Appareil selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comporte un moyen de déclenchement de la diode, basculant d'un état ancien à un nouvel état dès qu'un seuil est atteint par le signal retour, ledit moyen étant maintenu dans le nouvel état durant une période (D) de mesure.
6 - Appareil selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le signal retour est traité durant la période de mesure de 400 ns.
7 - Appareil selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que ledit appareil est intégré dans un modem DSL ou un boîtier multiservice.
8 - Appareil selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que ledit appareil comporte un circuit de mesure (20) composé de composants électroniques analogiques et numériques séquencés par une horloge.
9 - Appareil selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que ledit appareil comporte une unité de traitement (60) comportant un microprocesseur (63) apte à exécuter des codes instructions d'une mémoire (61 ) programme destinés à déterminer l'impédance moyenne de la ligne, à adapter les deux seuils en fonction de l'impédance, à déterminer la distance du défaut et à déterminer le type de défaut.
10 - Procédé de diagnostic de la qualité de câblage d'une ligne (12) d'abonné numérique à très haut débit, selon l'une des revendications précédentes, dans lequel,
- on émet (51) sur la ligne un signal de test de type échelon,
- on effectue (53) d'une adaptation dynamique en temps réel d'un premier seuil prédéfini de haute impédance et d'un deuxième seuil prédéfini de faible impédance en fonction d'une impédance moyenne de la ligne,
- on compare (54) un signal retour du signal test aux deux seuils,
- on active (55, 56) une diode de signalisation en fonction du résultat de la comparaison,
- on détermine (58) une distance de localisation d'un défaut sur la ligne, en fonction d'une conversion du résultat de la comparaison en distance.
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US20080089400A1 (en) * 1999-01-29 2008-04-17 At&T Knowledge Ventures, L.P. Method and Apparatus for Transmission Line Testing

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