WO2014053759A1 - Installation de communication mobile, câble rayonnant de ladite installation, et procédé d'échange de données afférent - Google Patents

Installation de communication mobile, câble rayonnant de ladite installation, et procédé d'échange de données afférent Download PDF

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WO2014053759A1
WO2014053759A1 PCT/FR2013/052322 FR2013052322W WO2014053759A1 WO 2014053759 A1 WO2014053759 A1 WO 2014053759A1 FR 2013052322 W FR2013052322 W FR 2013052322W WO 2014053759 A1 WO2014053759 A1 WO 2014053759A1
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cable
electromagnetic signal
signal
data
radiating cable
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Application number
PCT/FR2013/052322
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Inventor
Jean-Claude Ducasse
Original Assignee
Jean-Claude Ducasse
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q13/00Waveguide horns or mouths; Slot antennas; Leaky-waveguide antennas; Equivalent structures causing radiation along the transmission path of a guided wave
    • H01Q13/20Non-resonant leaky-waveguide or transmission-line antennas; Equivalent structures causing radiation along the transmission path of a guided wave
    • H01Q13/203Leaky coaxial lines
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/27Adaptation for use in or on movable bodies
    • H01Q1/32Adaptation for use in or on road or rail vehicles
    • H04B5/28

Definitions

  • the present invention relates to the field of telecommunications and relates more particularly to the field of mobile telecommunication equipment.
  • the present invention more specifically relates to a mobile communication installation comprising:
  • a mobile body provided with a communication element able to emit and receive electromagnetic signals, said mobile body moving along a track,
  • a radiating cable extending along said path, said radiating cable comprising an electrical conductor and being able to emit and receive electromagnetic signals via said electrical conductor along said path, said facility being designed to exchange data between said radiating cable and said movable body emitting by said radiating cable or said communication element an electromagnetic signal encoding said data and then receiving said electromagnetic signal by said communication element or said radiating cable.
  • the present invention also relates to a radiating cable comprising an electrical conductor and adapted to emit and receive electromagnetic signals by means of said electrical conductor.
  • the present invention finally relates to a method of data exchange between a mobile body having a communication element and moving along a path and a radiating cable extending along said path, said method comprising a step encoding the data into an electromagnetic signal.
  • Light may also be received by suitable receiving means arranged at the fiber, thereby receiving data at different points of the fiber.
  • suitable receiving means arranged at the fiber, thereby receiving data at different points of the fiber.
  • the train flowing along this optical fiber leakage areas must of course be equipped with transmitters and optical receivers to be able to exchange information with said optical fiber.
  • the passengers of the train can, at least in theory, benefit from a large data flow.
  • This data rate is then shared between the different users using conventional means such as WiFi network for example.
  • the objects assigned to the present invention therefore aim to remedy the various drawbacks listed above and to propose a new mobile communication installation that makes it possible to exchange data with a mobile body at a high rate and whose cost is moderate.
  • Another object of the invention is to propose a new mobile communication installation operating with a signal whose intensity is reduced.
  • Another object of the invention is to propose a new mobile communication facility for exchanging data with a mobile body moving at high speed.
  • Another object of the invention is to propose a new radiating cable for reliable and high-speed communication with a mobile body.
  • Another object of the invention is to propose a new radiating cable that can exchange a large data flow over long distances and which is easy to implement.
  • Another object of the invention is to provide a new data exchange method for communicating a large data rate to a mobile body.
  • Another object of the invention is to propose a new method of exchanging data over long distances with reduced signal losses.
  • the objects assigned to the invention are achieved by means of a mobile communication installation comprising:
  • a mobile body provided with a communication element able to emit and receive electromagnetic signals, said mobile body moving along a track,
  • a radiating cable extending along said path, said radiating cable comprising an electrical conductor and being able to emit and receive electromagnetic signals via said electrical conductor along said path, said facility being designed to exchange data between said radiating cable and said moving body by emitting by said radiating cable or said communication element an electromagnetic signal coding said data and then receiving said electromagnetic signal by said communication element or said radiating cable, said installation being characterized in that said radiating cable and said communication element are furthest distant by a distance equal to twice the wavelength of said electromagnetic signal, said installation including at least one optical fiber intended to carry an optical signal encoding said data.
  • a radiating cable comprising an electrical conductor and designed to emit and receive electromagnetic signals by means of said electrical conductor, said radiating cable being characterized in that comprises on the one hand at least one optical fiber extending along said electrical conductor and intended to carry an optical signal and, on the other hand, a power supply cable extending along said electrical conductor and intended to carry current electrical power supply for one or more devices, said electrical conductor, optical fiber and power cable being secured to form a unitary assembly.
  • the objects assigned to the invention are finally achieved by means of a method of data exchange between a mobile body having a communication element and moving along a track and a radiating cable extending along said path, said method comprising a step of coding the data into an electromagnetic signal, and being characterized in that said radiating cable or said communication element transmits the along said channel, said electromagnetic signal which is received by said communication element or said radiating cable, said radiating cable and said communication element being furthest distant by a distance equal to twice the wavelength of said electromagnetic signal, characterized in that, prior to said step of coding the data into an electromagnetic signal, said data is encoded into an optical signal, said method comprising a step of propagating said optical signal along said radiating cable by means of at least one optical fiber .
  • FIG. 1 illustrates, in a schematic view, a railway example of mobile communication installation according to the invention.
  • FIG. 2 illustrates, in a schematic view, another railway example of mobile communication installation according to the invention.
  • FIG. 3 illustrates, in a schematic cross-sectional view, an example of a radiating cable according to the invention.
  • FIG. 4 illustrates, in a schematic view, an example of installation according to the invention for the railway field, where the radiating cable is fixed directly on the rails forming a railway track.
  • FIG. 5 illustrates, in a schematic perspective view, the railway track of Figure 4 equipped with the radiating cable, the magnetic field radiated by the latter being represented by concentric circles in dashed lines.
  • FIG. 1 An example of a mobile communication installation 1 is illustrated in a general manner in FIG. 1. It is a facility 1 intended for a railway application. This example is presented in an illustrative and nonlimiting manner, the installation 1 according to the invention concerning any field of transport or displacement. For reasons of simplicity, the remainder of the description will focus on this example which constitutes the preferred embodiment of the invention.
  • the mobile communication installation 1 comprises a mobile body 2 moving along a track 3.
  • This mobile body may be a train 20, as shown in FIG. 1, but may also be a car, a bus, a subway train, a tram, a barge or any other moving body 2 traveling along a track 3.
  • the track 3 forms a predetermined path, which defines a specific path to be followed by the moving body 2.
  • the track 3 can for example consist of a railway track with rails 4, or a road (highway in particular), or a runway / landing, or in a channel (or a waterway).
  • Lane 3 is defined as the place along which moving body 2 is forced to move.
  • the mobile body 2 according to the invention is provided with a communication element 5 that can emit and receive electromagnetic signals.
  • an electromagnetic signal is a signal having a main frequency and having an electrical component and a magnetic component.
  • the communication element 5 is preferably adapted to process (that is to say transmit and receive) an electromagnetic signal which is in the form of radio waves whose frequency is advantageously between 1 MHz and 100 MHz, and of preferably between 3 MHz and 30 MHz, such a signal being generally referred to as "shortwave".
  • the use of a shortwave signal has various advantages which will emerge from the following.
  • the communication installation 1 according to the invention also comprises a radiating cable 10 extending along said path 3, said radiating cable 10 comprising at least one electrical conductor 14 and able to emit and receive electromagnetic signals via said electrical conductor 14 along said path 3.
  • the radiating cable 10 allows the electromagnetic signal propagating therein between its ends (within the electrical conductor 14) to also be radiated along the cable 10 (Le. electrical conductor 14), outward of this last.
  • the invention also relates to the radiating cable 10 as such. Its technical specificities will be detailed later.
  • the mobile communication installation 1 is designed to exchange data between said radiating cable 10 and said mobile body 2 by emission by said radiating cable or by said communication element of an electromagnetic signal coding said data and then receiving said electromagnetic signal by said communication element 5 or by said radiating cable 10.
  • data refers to any entity that contains information, such as, for example, illustrative and non-limiting, computer data, voice data during a telephone exchange or data encoding television or radio.
  • the coding of the data into an electromagnetic signal is particularly conventional in telecommunications and can take various forms as is well known as such.
  • the invention thus lies in particular in the ability of each of the two elements (radiating cable 0 and moving body 2) to receive an electromagnetic signal from the other element and to emit an electromagnetic signal of sufficient intensity to be received by the other element.
  • data for example from the Internet
  • This signal propagates along the radiating cable 10 and is also radiated through and along the cable 10.
  • the signal radiated by the cable 10 is received by the communication element 5.
  • the data can then pass from the radiating cable 10 to the communication element 5.
  • Data can also go the opposite way. Communication with the mobile body works through this data exchange. Since the electromagnetic signal is radiated all along the cable 10, the communication with the mobile body 2 is possible on the whole of the channel 3.
  • the mobile body 2 therefore moves while being able to receive continuously the signal from the radiating cable And while being continuously capable of transmitting an electromagnetic signal receivable by the cable 10.
  • the electromagnetic signal is decoded to provide the data to the end users.
  • These end users may be passengers or machines that require access to a network.
  • the system of distribution of data within the mobile body 2 is performed with conventional means of communication, such as for example the deployment of a Wi-Fi network or an Ethernet network within the mobile body 2.
  • the radiating cable 10 and the said communication element 5 are at most distant from a distance equal to twice the wavelength of the electromagnetic signal and even more preferably at a distance less than the length of the electromagnetic signal. wave of the electromagnetic signal.
  • the communication element 5 and the radiating cable 10 communicate with an electromagnetic signal received in the near field.
  • the near field is the field radiated by an emitter of electromagnetic waves when one is close to the latter, or more precisely to a distance less than twice the wavelength of the electromagnetic signal, and even more preferably to the length waveform of the electromagnetic signal.
  • the electromagnetic signal has the particularity of having a majority magnetic component with respect to the electrical component.
  • the communication element 5 advantageously comprises a device for measuring the magnetic field 6 of said electromagnetic signal, in order to be able to decode said electromagnetic signal to extract said data.
  • Said magnetic field measuring device 6 thus constitutes a magnetic sensor / transmitter designed to allow magnetic coupling between the radiating cable 10 and the communication element 5, said data being substantially, if not entirely, contained in the magnetic component of said electromagnetic signal . More specifically, the installation 1 is designed to establish an inductive coupling (possibly resonant) between the radiating cable 10 (and more precisely the electrical conductor 14) and the communication element 5 (and more precisely the magnetic sensor / transmitter 6). . Said magnetic field measuring device 6 (forming a transmitter / magnetic sensor) is thus designed to capture the magnetic component (and preferably only this component, excluding the electrical component) of said electromagnetic signal and to process it (which presupposes to measure it one way or another) to convert it into data.
  • the connection between the mobile body 2 and the radiating cable 0 is mainly an electromagnetic coupling, and more precisely consists essentially, if not exclusively, of a magnetic coupling.
  • Most known telecommunications are carried out in the far field, which corresponds to a reception of the electromagnetic signal at a distance greater than 2D 2 / A from the transmitter (where D represents the characteristic dimension of the transmitter and ⁇ the length of the transmitter. 'wave).
  • D represents the characteristic dimension of the transmitter and ⁇ the length of the transmitter. 'wave.
  • the measurement (and even the simple capture) of the magnetic component is almost useless in the far field because the electrical component is very much in this situation.
  • the near-field communication does not need to transmit at a high power because the receiver is close to the transmitter. This avoids creating strong electromagnetic emission zones close to the transmitter, which can be dangerous.
  • many devices emit electromagnetic waves that will ultimately interfere with each other which can be harmful to telecommunications by generating a high rate of errors in the decoding of data.
  • the near field interferes weakly with the external field present. Working in the near field can greatly reduce this interference and thus ensure the quality of data transmitted.
  • the use of the near field also implies that the system operates with waves whose wavelength is relatively large to prevent the communication element 5 and the radiating cable 10 from being too close.
  • the invention preferably implements an electromagnetic signal whose frequency is between 100 kHz and 1 GHz, or more preferably between 1 MHz and 100 MHz, which corresponds to a wavelength of between 3 and 300 meters.
  • This frequency domain is that of short waves. Short waves propagate very easily in the atmosphere, which can lead to interferences. By combining this use of shortwave with a near-field measurement, we avoid this major pitfall without it requires to emit a very large power (which in any case would be limited by regulation).
  • the combined use of shortwave and near-field remission / reception, particularly using a magnetic field measuring device 6 to capture the magnetic component of the transmitted signal and process it to extract data, is an original feature of the invention that makes it possible to respond to the problem of mobile communication at high speed.
  • the short waves have the advantage of less attenuate during their propagation than a signal of higher frequency.
  • the radiating cable 10, and more precisely its electrical conductor 14 has, at the frequency of 30 MHz, a linear attenuation of the order of only 5 dB / Km and a coupling loss at 2 m no greater than a loss. coupling at 30 MHz between 55 and 65 dB.
  • the ohmic resistance of said electrical conductor is of the order of 1 Ohm / Km, in order to be able to carry, in addition to said electromagnetic signal, a supply current (for example a direct current of voltage equal to 48V) as explained more in details below.
  • a supply current for example a direct current of voltage equal to 48V
  • Short waves are also less sensitive to the Doppler effect because the frequency shift due to the Doppler effect depends on the frequency of the electromagnetic signal. Shortwave being by definition of high frequency, they therefore constitute an ideal support for conveying information to a mobile body 2.
  • the shortwave is only slightly attenuated by the crossing of solids.
  • the cable 10 according to the invention can therefore be at least partially buried along said path 3, because the waves propagate despite the earth covering it, which allows the remote functional connection with the communication element 5.
  • This characteristic (burying the cable 10 under the track, or stapling the cable 10 to the rails 3A, 3B of the track 3) can avoid certain failures due to the fall of the cable 10 for example.
  • the communication element 5 will then be advantageously disposed under the movable body 2 (which is a train for example).
  • the cable 10 be installed in the air, that is to say at an altitude higher than that of the track 3, through a suitable infrastructure (poles or other), to meet the operating requirements of certain applications (trams, buses, etc.).
  • the vertical component (along the Z axis) of the magnetic field radiated by the cable 10 is used to generate a signal in the magnetic sensor / transmitter 6, which will advantageously be parallel to the horizontal plane XY .
  • the advantages of this implementation of magnetic coupling in shortwave and VHF reside in particular in its ability to penetrate the thick layers of various materials, allowing for example a burial ducts or under the path of the radiating cable 10.
  • the installation 1 includes at least one optical fiber 11 intended to carry an optical signal encoding said data, in order to transport the signal over distances particularly significant (for example greater than 10 km), said at least one optical fiber 11 extending advantageously along said electrical conductor 14.
  • the optical signal, propagating within and along the optical fiber 11 is transported along the path 3 between a first point and a second point (for example several kilometers apart), said optical signal then being converted, at said second point, into an electromagnetic signal encoding said data, said electromagnetic signal then being -even injected into the radiating cable 10 to be radiated by the latter along the path, according to a section of the cable 10.
  • the installation 1 is designed to convert said optical signal coding said data into said electromagnetic signal also coding said data (in this case by means for example of an injector 7 as will be described in more detail in the following) .
  • said radiating cable 10 comprises said optical fiber 11, which therefore advantageously extends along the electrical conductor 14 in order to transport said optical signal encoding said data.
  • Said electrical conductor 14 and optical fiber 11 are preferably integral to form a unitary assembly.
  • the optical fiber 11 is in an off-center position within the radiating cable 10.
  • the installation includes in practice as many optical fibers as is necessary in order to achieve the required performances (in particular on the flow plan).
  • the installation will therefore advantageously include at least one pair of optical fibers.
  • the transport of an optical signal by an optical fiber induces only minimal losses, typically less than 0.15dB / km. It is therefore possible to transport, via the optical fiber 11, data over a very long distance without this requiring any particular system to enhance the amplitude of the signal.
  • an optical signal can carry a particularly large data rate, greater than that which could carry the electrical conductor 14. It is therefore advantageous to have a system for transferring the data transported by this optical fiber 11 to the communication element 5.
  • the mobile communication installation 1 comprises at least one injector 7 for converting at least a portion of said optical signal into an electromagnetic signal which is injected into said radiating cable 10 and then radiated by the latter.
  • the injector 7 thus constitutes a sort of opto-electromagnetic coupling means that transforms said optical signal into an electromagnetic signal whose magnetic component advantageously encodes said data.
  • the radiation of the electromagnetic signal by the cable 10, and more specifically by the electrical conductor 14 of the latter makes it possible to communicate to the mobile element 5 said magnetic component, which can then be converted into a usable signal, preferably by via a magnetic coupling as previously discussed.
  • the injector 7 is arranged along the path 3 so as to compensate for the losses induced by the transport of the electromagnetic signal along the radiating cable 10.
  • Part of the optically coded data is recoded into an electromagnetic signal at the level of the electromagnetic signal.
  • injector 7 to be subsequently radiated by the radiating cable 10.
  • the injection thus makes it possible to introduce a sufficient level of energy to allow the cable 10 to emit at a level sufficient for the signal to be received by the radiator element. communication 5.
  • the cable 10 according to the invention not only makes it possible to emit and receive an electromagnetic wave along the channel 3 thanks to its radiating part, but can also transport over very long distances data without loss of energy. significant thanks to the optical fiber 11 present within it.
  • the injector 7 also makes it possible to transfer part of the data contained in the electromagnetic signal into an optical signal. This data corresponds to the data sent by the user to the network.
  • the mobile communication installation 1 comprises several injectors 7 mutually separated by a distance d, the part of said communication installation 1 between two injectors 7 forming a section 21.
  • the distance d of a section 21 is advantageously the maximum distance (called attenuation distance) from which the signal is no longer emitted by the radiating cable 10 with enough intensity towards the communication element 5 so that the latter can receive it adequately. It is therefore necessary to inject again, at the end of the section 21, the signal at a higher energy level within the radiating cable 10.
  • the injector 7 transfers part of the optically coded data in an electromagnetic signal having a sufficient energy level so that it can be radiated over the entire next section 21, that is to say over the entire length d of said next section.
  • the injector 7 thus plays, in addition to its role of converter of the optical signal into an electromagnetic signal, a role of amplification of the signal.
  • the injector 7 thus forms an opto-magnetic injector-converter.
  • the injectors 7 can be separated by a distance equal to twice the attenuation length d. In this configuration, each injector 7 transfers, in the form of an electromagnetic signal, the optically coded data in the two branches to which it is connected, upstream and downstream of the channel 3. This injected signal will be attenuated at the end.
  • the communication installation 1 is advantageously formed of a plurality of sections of length d, arranged one behind the other. others, online, as shown.
  • the optical fiber 11 present within the radiating cable 10 can carry data which is then radiated on several sections 21. Indeed, the optical fiber 11 may for example contain an information rate ten times greater than that which can be radiated by This value is for illustrative purposes and does not limit the scope of the invention to any particular type of optical fiber.
  • optical fiber 11 therefore carries data that will be radiated over a length equal to ten times the length d.
  • the communication facility extend over a distance greater than ten times the length d, it is necessary to have another optical fiber 1 to carry data for the sections ten to twenty.
  • the number of optical fibers 11 in the cable 10 depends on the possible data rates that can be carried in the fiber 11, the flow rate that can be radiated with the electrical conductor 14 and also the distance d which is itself same function of the attenuation characteristics of the electromagnetic signal during its propagation in the electrical conductor 14.
  • the transported data, in the form of a radiated electromagnetic signal, in each section 21 of the radiating cable 10 are advantageously different. But this must not prevent the data exchange from being continuous between the radiating cable 10 and the communication element 5 during a change of section.
  • the mobile body 2 comprises two communication elements 5 separated by a distance L so that said electromagnetic signal is constantly transmitted and received during a change of section 21.
  • the communication element 5 when the communication element 5 is at the level of the injector 7, it receives a signal radiated by the portion of the cable 10 disposed upstream of the injector 7 and a signal, advantageously different, radiated by the cable portion 10 disposed downstream of the injector 7
  • These two signals may be different and the decoding of data may then prove to be complex to implement.
  • a second communication element 5 away from a distance L of the first is on the movable body 2 a second communication element 5 away from a distance L of the first.
  • this distance is maximum given the dimensions of the movable body 2, with for example a first communication element 5A disposed at the front of the movable body 2 and a second communication element 5B disposed at the rear. This allows the second communication element 5B to receive an electromagnetic signal that can be decoded without error.
  • the mobile communication installation 1 comprises a synchronization apparatus 8 connected to said two communication elements 5A, 5B for decoding said electromagnetic signal in order to extract said data.
  • This apparatus 8 takes advantage of the fact that necessarily at least one of the two communication elements 5A, 5B receives an easily decodable signal, as previously described. Having two communication elements 5 also makes it possible to avoid possible decoding errors.
  • the radiating cable 10 comprises a power supply cable 16 extending along said electrical conductor 14 and intended to carry electric power for the power supply. one or more devices, said electrical conductor 14 and power cable 16 being integral to form a unitary assembly.
  • the installation is designed so that the electrical conductor 14 (which is copper or preferably aluminum) provides both the transport of the electromagnetic signal and the transport of the electric supply current (which is preferably a direct current). with a voltage of 48V). In this case, the electrical conductor 14 and the power supply cable 16 are merged.
  • the cable 10 and more precisely the electrical conductor 14 (or the power supply cable 16, if it is separate from said conductor 14) carries an electric current of 48 volts, d an intensity adapted to the active injection equipment (injectors 7), to their number and to the ohmic resistance of the electrical conductor 14 (or of the cable 16 if it is distinct from the conductor 14).
  • injectors 7 distributed over a very long distance can all be powered, despite the energy losses due to the propagation along the cable 10.
  • the installation 1 may in particular allow a connection of the users to the Internet network or may for example enable them to watch digital television, encoded along the cable 10.
  • the installation 1 according to the invention may also allow a precise location of the trains, location data that can easily be transported to a rail traffic management center. This guarantees transport security and provides real-time traffic information, which for example makes it possible to avoid a collision between different trains in the event of a train failure in the middle of the track.
  • the invention also relates as such to the radiating cable 10 implemented in the installation 1 described in the foregoing.
  • An example of such a radiating cable 10 is illustrated generally in FIG. 3. It comprises an electrical conductor 14 and is designed to emit and receive electromagnetic signals by means of said electrical conductor 14.
  • the data exchange between the radiating cable 14 and the communication element 5 is therefore possible thanks to the presence of this conductor
  • the electrical conductor 14 is surrounded by an insulating sheath perforated at regular intervals so as to easily pass the electromagnetic radiation emitted by said conductor 14, said electromagnetic radiation being produced by the propagation of the electromagnetic signal along said radiating cable 10.
  • These perforations may be in the form of holes or slots. The shape and size of these perforations are optimized according to the electromagnetic signal to be radiated.
  • said electromagnetic signals have a frequency of less than 1 GHz, or more preferably less than 100 MHz.
  • the cable 10 comprises aluminum.
  • Aluminum may constitute all or part of the conductive elements present in the radiating cable 10, in particular the conductor 14. This material proves to be particularly a good conductor for the signals used and its low cost price reduces the cost price of the radiating cable Compared to conventional copper cables.
  • the radiating cable 10 according to the invention comprises at least one optical fiber 11 extending along said conductor 14 and intended to carry an optical signal. It provides the function of transporting data that is encoded in optical form.
  • the radiating cable 10 also comprises a power supply cable 16 extending along said conductor 14 and intended to carry electric power for the supply of one or more devices.
  • the power cable is used to power systems fighting against the attenuation of the signal carried along the radiating cable 10. This avoids the deployment of additional electrical cables for the power supply of these devices.
  • the injectors 7 as described above are supplied with energy using this power cable 16, which is advantageously merged with the electrical conductor 14. Said electrical conductor 14, optical fiber 11 and power cable 16 are united in order to form a unitary whole.
  • the different functions namely radiation, data transport with low attenuation and the transport of electrical energy
  • the radiating cable 10 is formed of a coaxial cable comprising at least three concentric layers whose first layer is formed by a first conducting material located in the center of said radiating cable 10.
  • the first layer is advantageously formed by a hollow central conductor 12. It is surrounded by a second layer formed of an insulating material 13. Many plastics can obtain sufficient insulation properties, such as polyethylene for example.
  • the third layer is itself surrounded by a third conductive layer forming said electrical conductor 14.
  • the radiating cable 10 is also provided with a supporting structure 15 of steel formed for example by a thick wire which supports the weight of the radiating cable 10.
  • the carrier structure 15 is attached to the outer layer of the cable 10 in order to be suspended. This makes it easy to hang the cable without the risk of damaging its radiating part.
  • the invention finally relates to a data exchange method, said method being advantageously intended to be implemented by means of the mobile communication installation 1 according to the above description.
  • the entire description of the installation 1 and its operation is therefore also valid for the present method.
  • the invention relates to a method of data exchange between a mobile body 2 provided with a communication element 5 and moving along a track 3 and a radiating cable 10 extending along said channel 3.
  • the method comprises a step of encoding the data into an electromagnetic signal, as is conventionally done in the field of telecommunications.
  • said data Prior to said step of encoding the data into a signa! electromagnetic, said data is encoded into an optical signal, said method comprising a step of propagating said optical signal along said radiating cable 10 by means of at least one optical fiber 1.
  • said radiating cable advantageously comprising said at least one optical fiber enabling said optical signal to propagate along said radiating cable.
  • an optical signal can be transported to through an optical fiber 11 with a very low attenuation over tens or hundreds of kilometers.
  • the method preferably comprises a step of injecting said electromagnetic signal during which at least a portion of said optical signal is converted into an electromagnetic signal which is injected into said radiating cable and then radiated by the latter.
  • the method includes a step of encoding data into an optical signal, followed by a step of propagating (within an optical fiber) said optical signal between a starting point and an arrival point, itself followed a step of coding the data into an electromagnetic signal, by converting all or part of said optical signal into said electromagnetic signal, preferably such that said data is encoded, preferably exclusively, by the magnetic component of said electromagnetic signal.
  • the method then comprises a step of radiating said electromagnetic signal by the radiating cable 10, then the capture, by a magnetic sensor / transmitter forming part of the communication element 5, of the magnetic component of said electromagnetic signal, by means of a inductive coupling.
  • the method comprises a step of transforming the magnetic component thus captured into a telecommunication signal exploitable by users or machines within the mobile body 2.
  • Said radiating cable 10 or said communication element 5 emits along said path 3 the electromagnetic signal which is received by said communication element 5 or said radiating cable 10, said radiating cable 10 and said communication element 5 being farthest away from a distance equal to twice the wavelength of said electromagnetic signal .
  • This data exchange thus allows the mobile body 2 to communicate with the outside.
  • the cable 10 can be connected to any type of network (telephony, Internet, television ..).
  • the distance between the communication element 5 and the cable 10 implies that the communication takes place in the near field, as has been previously described.
  • the method preferably comprises a step during which the magnetic component of said electromagnetic signal is sensed and processed (in particular by appropriate measurements) to decode said electromagnetic signal in order to extract said data.
  • the communication link between the cable 10 and the mobile body 2 advantageously rests on a magnetic coupling.
  • the near field actually has the characteristic that the majority of the energy of the electromagnetic signal is in magnetic form.
  • said electromagnetic signal is received by at least two communication elements 5A, 5B separated by a distance L in order to obtain a good quality reception of the electromagnetic signal coming from the cable 10.
  • the invention preferably comprises a step during which said communication elements 5 are connected to a synchronization apparatus 8 for decoding said electromagnetic signal in order to extract said data therefrom.
  • This apparatus 8 thus has the ability to simultaneously process the two electromagnetic signals so as to decode optimally the data encoded in this signal.
  • the communication installation 1, the radiating cable 10 and the method according to the invention represent an optimal solution, easy and quick to implement, for the high-speed communication between a mobile body 2 in motion and the conventional communication networks. .
  • the invention rests, in its preferred embodiment, on the implementation of a near-field communication with opto-magnetic coupling, in which:
  • a signal for example digital IP or digital modulated analogue radio frequency
  • This signal is converted into a shortwave radio signal and is injected (through the injectors 7) in an electrical conductor (conductor 14) which will radiate said signal between said first and second points, at which the injectors 7 are arranged;
  • the communication element 5 will capture and process the magnetic component (through a magnetic loop coupled to the radiation of the electrical conductor 14) of said shortwave radio signal to decode the information and data contained therein.
  • the mobile communication installation 1 is implemented in a railway frame, with a train 20 traveling on a railway 3.
  • the radiating cable 10 is in this case a hybrid cable including an electrical conductor 14 radiating a signal electromagnetic and at least one optical fiber 11.
  • the hybrid cable 10 is fixed directly on the track 3, and more specifically is attached to and to one of the rails 3B constituting the railway.
  • the electrical conductor 14 radiates a magnetic field which propagates in this case in the form of concentric waves moving substantially perpendicularly (that is to say in the plane YZ) to the direction of longitudinal extension X of the cable 10
  • the data is in this case transported in Ethernet format by the optical fiber (s) 1 of said cable 10.
  • the conductor 14 carries the energy (for example a 48 V DC electrical current) necessary for the operation of the injectors 7 arranged at intervals
  • the injector 7 converts the Ethernet stream conveyed by the optical fibers 11 into an electromagnetic signal fed back into the sections of the electrical conductor 14 so that the latter radiates said electromagnetic signal.
  • each injector 7 is advantageously capable of converting the electromagnetic signal into an Ethernet optical signal, in order to allow two-way communication between the train 20 and the outside.
  • the train 20 embodies in this case a sensor / magnetic transmitter 6 which captures the magnetic component of the electromagnetic signal radiated by the cable 10, via an inductive coupling, with a specific antenna. Processing and distribution equipment 60, connected to said magnetic sensor / transmitter 6, then conveys the data in the direction of:
  • a terminal 30 accessible for example to the driver of the train 20,
  • radio signal for example long range
  • the antenna of the magnetic sensor / transmitter 6 can be realized in various ways.
  • the antenna in question is in the form of a magnetic coupling loop.
  • said magnetic coupling loop is an aperiodic loop, with balun and ferrites allowing the cancellation of the rear lobe.
  • balun and ferrites allowing the cancellation of the rear lobe.
  • EH field antenna with two cylinders (an upper cylinder and a lower cylinder) between which is interposed a phasing coil.
  • the signal processing device is connected to an antenna under the form of a ferrite rod 40 around which is wound a two-wire line of which one of the son is itself connected to a copper cable 41.
  • Said copper cable 41 may be rectilinear or wound in coupling turns, with the coil oriented to achieve maximum coupling with the magnetic field radiated by the cable 10.
  • said copper cable 41 may have a length of several meters, preferably of the order of 6 meters, the coupling distance D1 being in turn advantageously between 0.6 and 2 meters.
  • the magnetic coupling is achieved by implementing a balun and an antenna wound on a ferrite rod 40.
  • Said antenna is again in the form of a copper cable 41 for example 6 meters long, with 50 turns of 40 mm diameter over a length of 300 mm.
  • the coupling distance D1 which of course corresponds to the distance separating the radiating cable 10 from the communication element 5, is here again advantageously comprised for example between 0.6 and 2 meters.
  • the magnetic coupling antenna is this time formed by a radiating cable of overall design similar to that of the cable 10.
  • the magnetic coupling antenna is this Once formed by an aperiodic winding coupled to the radiating cable 10.
  • the invention is absolutely not limited to a specific magnetic coupling means. The invention thus makes it possible to obtain a large number of telecommunication functionalities that are useful in many sectors of activity.
  • the installation 1 according to the invention may in particular enable a railway operator to:
  • the installation 1 according to the invention can allow for example:
  • the installation 1 can for example be implemented so as to bury the radiating cables 10 under the landing and take-off runways, in order to allow secure and hardened communication of data data. IP at very high speed, allowing the aircraft to recover at very high speed tactical data or other.
  • the installation 1 according to the invention can also be used in the context of road installations for transmitting electrical energy to vehicles by magnetic induction, to manage the connection, subscriptions, pay the energy consumed, etc.
  • the various applications envisaged in the foregoing are given for purely illustrative and non-limiting purposes, the invention being applicable in a multitude of fields and for a multitude of services and functions.
  • the invention thus makes it possible, in particular by virtue of the implementation of a hybrid cable incorporating optical fibers (for example between 2 and 48 optical fibers) as well as a conductor which both radiates an electromagnetic signal and carries a signal of power (for example 48 V), to establish a bi-directional telecommunication particularly reliable and efficient between a mobile object and a fixed point.
  • a hybrid cable incorporating optical fibers (for example between 2 and 48 optical fibers) as well as a conductor which both radiates an electromagnetic signal and carries a signal of power (for example 48 V)
  • the invention finds particular industrial application in the design, manufacture and implementation of mobile communication facilities.

Abstract

L'invention concerne une installation de communication mobile (1) comprenant : - un corps mobile (2) se déplaçant le long d'une voie (3), - un câble rayonnant (10) s'étendant le long de ladite voie (3), ledit câble rayonnant (10) comprenant un conducteur électrique (14) et pouvant émettre et recevoir des signaux électromagnétiques par l'intermédiaire dudit conducteur électrique (14), ladite installation (1) étant caractérisée en ce que ledit câble rayonnant (10) et ledit élément de communication (5) sont au plus éloignés d'une distance égale au double de la longueur d'onde dudit signal électromagnétique. Télécommunications.

Description

INSTALLATION DE COMMUNICATION MOBILE, CABLE RAYONNANT DE LADITE INSTALLATION, ET PROCEDE D'ECHANGE DE DONNEES AFFERENT
DOMAINE TECHNIQUE
La présente invention concerne le domaine des télécommunications et concerne plus particulièrement le domaine des équipements de télécommunication mobile.
La présente invention concerne plus précisément une installation de communication mobile comprenant :
- un corps mobile doté d'un élément de communication pouvant émettre et recevoir des signaux électromagnétiques, ledit corps mobile se déplaçant le long d'une voie,
- un câble rayonnant s'étendant le long de ladite voie, ledit câble rayonnant comprenant un conducteur électrique et pouvant émettre et recevoir des signaux électromagnétiques par l'intermédiaire dudit conducteur électrique le long de ladite voie, ladite installation étant conçue pour échanger des données entre ledit câble rayonnant et ledit corps mobile par émission par ledit câble rayonnant ou par ledit élément de communication d'un signal électromagnétique codant lesdites données puis réception dudit signal électromagnétique par ledit élément de communication ou par ledit câble rayonnant.
La présente invention concerne également un câble rayonnant comprenant un conducteur électrique et conçu pour émettre et recevoir des signaux électromagnétiques à l'aide dudit conducteur électrique.
La présente invention concerne enfin un procédé d'échange de données entre un corps mobile doté d'un élément de communication et se déplaçant le long d'une voie et un câble rayonnant s'étendant le long de ladite voie, ledit procédé comportant une étape de codage des données en un signal électromagnétique. TECHNIQUE ANTERIEURE
Le développement des télécommunications a pour conséquence une demande toujours plus accrue de la part des utilisateurs d'une connexion permanente à un réseau permettant d'échanger des données, tels que l'Internet ou le réseau téléphonique. Cette connexion doit pouvoir donner accès à un débit de données relativement important, compte-tenu des usages actuels (visionnage de vidéos en flux continu, etc.). Il devient donc nécessaire de développer des solutions techniques pour répondre à cette exigence de connexion permanente et à haut débit. Certaines situations peuvent s'avérer complexe pour l'échange de données, comme lorsqu'on se déplace à grande vitesse (en train ou en métro par exemple). En effet, la transmission de données s'effectue habituellement à l'aide de signaux électromagnétiques codant les données et qui sont émis par des antennes disséminées sur la surface terrestre (communication non satellitaire). Recevoir en se déplaçant un signal émis d'un point fixe va engendrer des différences de fréquences entre le signal émis et le signal reçu : il s'agit de l'effet Doppler. Si ces différences sont trop importantes, il ne sera plus possible d'extraire les données codées dans le signal. Ce problème est d'autant plus présent que la vitesse de déplacement est importante. Ainsi, cette problématique affecte directement les moyens de transport terrestres rapides, tels les trains à grande vitesse. Par ailleurs, certains moyens de transport, comme les trains, s'avèrent être des objets imperméables à de nombreuses ondes électromagnétiques. Les structures métalliques ainsi que certaines vitres dont la surface est recouverte d'un dépôt métallique agissent comme un filtre ou un miroir à l'égard des ondes électromagnétiques. Il est donc nécessaire d'utiliser un niveau d'émission d'ondes électromagnétiques particulièrement important pour que la transmission du signal électromagnétique soit possible. Or, une telle intensité peut s'avérer dangereuse à proximité de l'antenne d'émission. Ces deux problèmes que sont l'effet Doppler et la difficulté de transmission des ondes électromagnétiques rendent l'utilisation du réseau de téléphonie mobile classique inefficace dans certaines situations. En effet, les bandes de fréquence employées induisent un décalage en fréquence, dû à l'effet Doppler, trop important pour pouvoir échanger des données à un débit important lors d'un déplacement à vitesse élevé, comme celui effectué par un train à grande vitesse. Ces bandes de fréquence ne permettent pas non plus de traverser convenablement de nombreux matériaux, comme ceux formant les voitures des trains à grande vitesse.
Pour répondre à cette exigence d'accès à un débit de données important lorsqu'on se trouve en mouvement, il a été développé diverses solutions techniques différentes de celles reposant sur les réseaux classiques de téléphonie. L'une d'entre elles a été développée pour l'accès de données à haut débit dans les trains à grande vitesse. Cette technique utilise notamment une fibre optique disposée le long des rails. La communication entre la fibre optique et le train en mouvement a été rendue possible par la création de zones de fuite au sein de la fibre optique. Ces zones de fuite permettent à la lumière codant les données et transportée au sein de la fibre optique d'être en partie émise vers l'extérieur au niveau de ces zones de fuite, selon une direction orthogonale à la direction d'extension de la fibre. Ainsi, cette fibre optique permet de relier un point fixe à l'ensemble des points de la fibre où se situe une zone de fuite. De la lumière (codant d'autres données) peut également être reçue par des moyens de réception adaptés disposés au niveau de la fibre, ce qui permet de recevoir des données en différents points de la fibre. Le train circulant ie long de cette fibre optique à zones de fuite doit bien entendu être équipé d'émetteurs et de récepteurs optiques pour pouvoir échanger des informations avec ladite fibre optique. Ainsi, à l'aide de ces différents équipements (fibre optique à zones de fuite, moyens de réception, émetteurs et récepteurs optiques), les passagers du train peuvent, du moins en théorie, profiter d'un débit important de données. Ce débit de données est ensuite partagé entre les différents utilisateurs à l'aide de moyens classiques du genre réseau Wifi par exemple.
Ce système présente néanmoins des inconvénients sérieux. Tout d'abord, la fabrication d'une fibre optique à zones de fuite est un procédé onéreux, ce qui implique que le développement d'une telle solution présente un coût de revient relativement élevé. De plus, les zones de fuite présentes au sein de la fibre optique entraînent une diminution de l'amplitude du signal au fil de son déplacement. Il est donc nécessaire d'ajouter périodiquement le long de la fibre des installations permettant d'amplifier le signal pour pouvoir le transporter sur une grande distance. Cela augmente fortement le coût d'une telle installation. Enfin, les émetteurs et récepteurs optiques nécessitent d'être relativement bien alignés pour pouvoir fonctionner avec la fibre optique, ce qui peut parfois créer des dysfonctionnements. Par ailleurs, pour que la fibre optique puisse transporter un débit important de données, cette dernière transporte des informations codées à haute fréquence qui sont particulièrement sensibles à des décalages en fréquence dus à l'effet Doppler. Diminuer la fréquence s'avère en pratique impossible car cela limiterait le débit des données et rendrait ce dernier trop faible pour une application d'installation de communication mobile au sein d'un train. Par conséquent, ce système de communication à fibre optique n'est pas optimal et pourrait être amélioré à de nombreux égards.
EXPOSE DE L'INVENTION
Les objets assignés à la présente invention visent en conséquence à remédier aux différents inconvénients énumérés précédemment et à proposer une nouvelle installation de communication mobile qui permet d'échanger des données avec un corps mobile à un débit important et dont le coût est modéré.
Un autre objet de l'invention vise à proposer une nouvelle installation de communication mobile fonctionnant avec un signal dont l'intensité est réduite.
Un autre objet de l'invention vise à proposer une nouvelle installation de communication mobile permettant d'échanger des données avec un corps mobile se déplaçant à vitesse élevée.
Un autre objet de l'invention vise à proposer un nouveau câble rayonnant permettant une communication fiable et à haut débit avec un corps mobile.
Un autre objet de l'invention vise à proposer un nouveau câble rayonnant pouvant échanger un débit important de données sur de longues distances et dont !a mise en œuvre est aisée.
Un autre objet de l'invention vise à proposer un nouveau procédé d'échange de données permettant de communiquer un débit important de données à un corps mobile.
Un autre objet de l'invention vise à proposer un nouveau procédé d'échange de données sur de longues distances avec des pertes de signal réduites. Les objets assignés à l'invention sont atteints à l'aide d'une installation de communication mobile comprenant :
- un corps mobile doté d'un élément de communication pouvant émettre et recevoir des signaux électromagnétiques, ledit corps mobile se déplaçant le long d'une voie,
- un câble rayonnant s'étendant le long de ladite voie, ledit câble rayonnant comprenant un conducteur électrique et pouvant émettre et recevoir des signaux électromagnétiques par l'intermédiaire dudit conducteur électrique le long de ladite voie, ladite installation étant conçue pour échanger des données entre ledit câble rayonnant et ledit corps mobile par émission par ledit câble rayonnant ou par ledit élément de communication d'un signal électromagnétique codant lesdites données puis réception dudit signal électromagnétique par ledit élément de communication ou par ledit câble rayonnant, ladite installation étant caractérisée en ce que ledit câble rayonnant et ledit élément de communication sont au plus éloignés d'une distance égale au double de la longueur d'onde dudit signal électromagnétique, ladite installation incluant au moins une fibre optique destinée à transporter un signal optique codant lesdites données.
Les objets assignés à l'invention sont également atteints à l'aide d'un câble rayonnant comprenant un conducteur électrique et conçu pour émettre et recevoir des signaux électromagnétiques à l'aide dudit conducteur électrique, ledit câble rayonnant étant caractérisé en ce qu'il comprend d'une part au moins une fibre optique s'étendant le long dudit conducteur électrique et destinée à transporter un signal optique et d'autre part un câble d'alimentation électrique s'étendant le long dudit conducteur électrique et destiné à transporter du courant électrique permettant l'alimentation d'un ou plusieurs appareils, lesdits conducteur électrique, fibre optique et câble d'alimentation étant solidaires afin de former un ensemble unitaire.
Les objets assignés à l'invention sont enfin atteints à l'aide d'un procédé d'échange de données entre un corps mobile doté d'un élément de communication et se déplaçant le long d'une voie et un câble rayonnant s'étendant le long de ladite voie, ledit procédé comportant une étape de codage des données en un signal électromagnétique, et étant caractérisé en ce que ledit câble rayonnant ou ledit élément de communication émet le long de ladite voie ledit signal électromagnétique qui est réceptionné par ledit élément de communication ou ledit câble rayonnant, ledit câble rayonnant et ledit élément de communication étant au plus éloignés d'une distance égale au double de la longueur d'onde dudit signal électromagnétique, caractérisé en ce que, préalablement à ladite étape de codage des données en un signal électromagnétique, iesdites données sont codées en un signal optique, ledit procédé comprenant une étape de propagation dudit signal optique le long dudit câble rayonnant au moyen d'au moins une fibre optique.
DESCRIPTIF SOMMAIRE DES DESSINS
D'autres objets et avantages de l'invention apparaîtront mieux à la lecture de la description ci-après, ainsi qu'à l'aide des dessins annexés, donnés à titre purement illustratif et non limitatif, dans lesquels :
- La figure 1 illustre, selon une vue schématique, un exemple ferroviaire d'installation de communication mobile selon l'invention.
- La figure 2 illustre, selon une vue schématique, un autre exemple ferroviaire d'installation de communication mobile selon l'invention.
- La figure 3 illustre, selon une vue schématique en coupe transversale, un exemple de câble rayonnant selon l'invention.
- La figure 4 illustre, selon une vue schématique, un exemple d'installation selon l'invention destiné au domaine ferroviaire, où le câble rayonnant est fixé directement sur les rails formant une voie de chemin de fer.
- La figure 5 illustre, selon une vue schématique en perspective, la voie de chemin de fer de la figure 4 équipé du câble rayonnant, le champ magnétique rayonné par ce dernier étant représenté par des cercles concentriques en pointillés.
- Les figures 6 à 10 illustrent enfin respectivement, de façon schématique, différents dispositifs formant antenne permettant de mettre en œuvre un couplage magnétique entre le câble rayonnant et l'élément de communication d'une installation de communication selon l'invention. MEILLEURE MANIERE DE REALISER L'INVENTION
Un exemple d'installation de communication mobile 1 est illustré de manière générale à la figure 1. Il s'agit d'une installation 1 destinée à une application ferroviaire. Cet exemple est présenté de manière illustrative et non limitative, l'installation 1 selon l'invention concernant tout domaine de transport ou de déplacement. Pour des questions de simplicité, la suite de la description sera centrée sur cet exemple qui constitue la réalisation préférentielle de l'invention.
L'installation de communication mobile 1 comprend un corps mobile 2 se déplaçant le long d'une voie 3. Ce corps mobile peut être un train 20, comme cela est représenté sur la figure 1 , mais peut également être une voiture, un bus, une rame de métro, un tramway, une péniche ou tout autre corps mobile 2 se déplaçant le long d'une voie 3. La voie 3 forme un chemin prédéterminé, qui définit un trajet spécifique à suivre par le corps mobile 2. La voie 3 peut par exemple consister en une voie de chemin de fer avec des rails 4, ou en une route (autoroute en particulier), ou en une piste de décollage / atterrissage, ou encore en un canal (ou une voie fluviale). La voie 3 est définie comme le lieu le long duquel le corps mobile 2 est contraint de se déplacer. Le corps mobile 2 selon l'invention est doté d'un élément de communication 5 pouvant émettre et recevoir des signaux électromagnétiques. Au sens de l'invention, un signal électromagnétique est un signal présentant une fréquence principale et ayant une composante électrique et une composante magnétique. L'élément de communication 5 est de préférence adapté pour traiter (c'est à dire émettre et recevoir) un signal électromagnétique qui se présente sous la forme d'ondes radio dont la fréquence est avantageusement comprise entre 1 Mhz et 100 MHz, et de préférence entre 3 MHz et 30 MHz, un tel signal étant généralement désigné par l'appellation « ondes courtes ». Le recours à un signal à ondes courtes présente divers avantages qui ressortiront de ce qui suit. L'installation de communication 1 selon l'invention comprend également un câble rayonnant 10 s'étendant le long de ladite voie 3, ledit câble rayonnant 10 comprenant au moins un conducteur électrique 14 et pouvant émettre et recevoir des signaux électromagnétiques par l'intermédiaire dudit conducteur électrique 14 le long de ladite voie 3. Le câble rayonnant 10 permet au signal électromagnétique se propageant en son sein entre ses extrémités (au sein du conducteur électrique 14) d'être également rayonné le long du câble 10 (Le. le long du conducteur électrique 14), vers l'extérieur de ce dernier. L'invention concerne également le câble rayonnant 10 en tant que tel. Ses spécificités techniques seront détaillées ultérieurement.
L'installation de communication mobile 1 selon l'invention est conçue pour échanger des données entre ledit câble rayonnant 10 et ledit corps mobile 2 par émission par ledit câble rayonnant ou par ledit élément de communication d'un signal électromagnétique codant lesdites données puis réception dudit signal électromagnétique par ledit élément de communication 5 ou par ledit câble rayonnant 10. Au sens de l'invention, « données » désigne toute entité qui contient de l'information, comme par exemple à titre iilustratif et non limitatif, les données informatiques, les données de voix lors d'un échange téléphonique ou bien les données codant la télévision ou la radio. Le codage des données en un signai électromagnétique est particulièrement classique en télécommunication et peut revêtir diverses formes comme cela est bien connu en tant que tel. L'invention réside donc en particulier dans la capacité de chacun des deux éléments (câble rayonnant 0 et corps mobile 2) à recevoir un signal électromagnétique provenant de l'autre élément ainsi qu'à émettre un signal électromagnétique d'intensité suffisante pour être reçu par l'autre élément. Ainsi, des données, provenant par exemple du réseau internet, sont codées en un signal électromagnétique. Ce signal se propage le long du câble rayonnant 10 et est également rayonné au travers et le long du câble 10. Au niveau du corps mobile 2, le signal rayonné par le câble 10 est reçu par l'élément de communication 5. Les données peuvent alors passer du câble rayonnant 10 vers l'élément de communication 5. Des données peuvent également faire le chemin inverse. La communication avec le corps mobile fonctionne par le biais de cet échange de données. Le signal électromagnétique étant rayonné tout le long du câble 10, la communication avec le corps mobile 2 est possible sur l'ensemble de la voie 3. Le corps mobile 2 se déplace donc tout en étant capable de recevoir continûment le signal issu du câble rayonnant 10 et tout en étant continûment capable d'émettre un signal électromagnétique pouvant être reçu par le câble 10. Une fois reçu par ledit élément de communication 5, le signal électromagnétique est décodé pour fournir les données aux utilisateurs finaux. Ces utilisateurs finaux peuvent être des passagers ou des machines qui nécessitent l'accès à un réseau. Le système de répartition des données au sein du corps mobile 2 s'effectue avec des moyens classiques de communication, comme par exemple le déploiement d'un réseau Wifi ou d'un réseau Ethernet au sein du corps mobile 2. Conformément à l'invention, le câble rayonnant 10 et ledit élément de communication 5 sont au plus éloignés d'une distance égale au double de la longueur d'onde dudit signal électromagnétique et de façon encore plus préférentielle à une distance inférieure à la longueur d'onde du signal électromagnétique. Dans cette configuration, l'élément de communication 5 et le câble rayonnant 10 communiquent avec un signal électromagnétique reçu en champ proche. Le champ proche est le champ rayonné par un émetteur d'ondes électromagnétiques lorsqu'on est à proximité de ce dernier, ou plus précisément à une distance inférieure à deux fois la longueur d'onde du signal électromagnétique, et encore plus préférentiellement à la longueur d'onde du signal électromagnétique. En champ proche, le signal électromagnétique présente la particularité d'avoir une composante magnétique majoritaire par rapport à la composante électrique. Ainsi, l'élément de communication 5 comprend avantageusement un appareil de mesure du champ magnétique 6 dudit signal électromagnétique, afin de pouvoir décoder ledit signal électromagnétique pour en extraire lesdites données. Ledit appareil de mesure du champ magnétique 6 constitue ainsi un capteur / transmetteur magnétique conçu pour permettre un couplage magnétique entre le câble rayonnant 10 et l'élément de communication 5, lesdites données étant essentiellement, sinon intégralement, contenues dans la composante magnétique dudit signal électromagnétique. Plus précisément, l'installation 1 est conçue pour établir un couplage inductif (éventuellement résonnant) entre le câble rayonnant 10 (et plus précisément le conducteur électrique 14) et l'élément de communication 5 (et plus précisément le capteur / transmetteur magnétique 6). Ledit appareil de mesure du champ magnétique 6 (formant capteur transmetteur/ magnétique) est ainsi conçu pour capter la composante magnétique (et de préférence uniquement cette composante, à l'exclusion de la composante électrique) dudit signal électromagnétique et la traiter (ce qui suppose de la mesurer d'une façon ou d'une autre) pour la convertir en données. La caractéristique avantageuse selon laquelle le capteur / transmetteur magnétique 6 exploite uniquement la composante magnétique du signal électromagnétique rayonné permet en particulier de s'affranchir du champ radioélectrique et des champs électriques perturbateurs. Par conséquent, dans ce mode de réalisation préférentiel, la liaison entre le corps mobile 2 et le câble rayonnant 0 est majoritairement un couplage électromagnétique, et plus précisément consiste essentiellement, sinon exclusivement, en un couplage magnétique. La plupart des télécommunications connues s'effectuent en champ lointain, ce qui correspond à une réception du signai électromagnétique à une distance supérieure à 2D2/A de l'émetteur (où D représente la dimension caractéristique de l'émetteur et λ la longueur d'onde). La mesure (et même la simple captation) de la composante magnétique s'avère quasi inutile en champ lointain car la composante électrique est très majoritaire dans cette situation. Communiquer à l'aide d'ondes électromagnétiques en champ proche présente de nombreux avantages qui sont listés ci-après. La communication en champ proche ne nécessite pas d'émettre selon une puissance importante car le récepteur se trouve à proximité de l'émetteur. Ceci évite de créer à proximité de l'émetteur des zones d'émission électromagnétique forte qui peuvent s'avérer dangereuses. Par ailleurs, de nombreux appareils émettent des ondes électromagnétiques qui vont in fine interférer entre elles ce qui peut se révéler nuisible pour les télécommunications en générant un taux important d'erreurs dans le décodage des données. Le champ proche interfère de manière faible avec le champ extérieur présent. Travailler en champ proche permet donc de grandement diminuer ces interférences et ainsi s'assurer de la qualité des données transmises. L'utilisation du champ proche implique également que le système fonctionne avec des ondes dont la longueur d'onde est relativement importante pour éviter que l'élément de communication 5 et le câble rayonnant 10 ne doivent être trop proches. En effet, une trop grande proximité entre le câble 10 et l'élément de communication 5 peut s'avérer dangereuse et difficile à gérer lors du passage du train 20 par exemple. Ainsi, l'invention met de préférence en œuvre un signal électromagnétique dont la fréquence est comprise entre 100kHz et 1 GHz, ou plus préférentiellement entre 1 MHz et 100 MHz, ce qui correspond à une longueur d'onde comprise entre 3 et 300 mètres. Ce domaine de fréquence est celui des ondes courtes. Les ondes courtes se propagent très facilement dans l'atmosphère, ce qui peut poser notamment des problèmes d'interférences. En combinant cette utilisation des ondes courtes avec une mesure en champ proche, on évite cet écueil majeur sans que cela ne nécessite d'émettre une puissance très importante (qui de toute façon serait limitée par la réglementation). L'utilisation conjointe des ondes courtes et de rémission/réception en champ proche, à l'aide en particulier d'un appareil de mesure du champ magnétique 6 pour capter la composante magnétique du signal émis et la traiter pour en extraire des données, est une caractéristique originale de l'invention qui permet de répondre à la problématique de communication mobile à grande vitesse. Par ailleurs, les ondes courtes présentent l'avantage de moins s'atténuer lors de leur propagation qu'un signai de plus haute fréquence. Avantageusement, le câble rayonnant 10, et plus précisément son conducteur électrique 14, présente, à la fréquence de 30 MHz, un affaiblissement linéique de l'ordre de seulement 5 dB/Km et un affaiblissement de couplage à 2 m non supérieur à une perte de couplage à 30MHz comprise entre 55 et 65 dB. De préférence, la résistance ohmique dudit conducteur électrique est de l'ordre de 1 Ohm/Km, afin de pouvoir transporter, outre ledit signal électromagnétique, un courant d'alimentation (par exemple un courant continu de tension égale à 48V) comme expliqué plus en détails ci-après. Les ondes courtes sont également moins sensibles à l'effet Doppler, car le décalage en fréquence dû à l'effet Doppler dépend de la fréquence du signal électromagnétique. Les ondes courtes étant par définition de fréquence élevée, elles constituent donc un support idéal pour transporter de l'information vers un corps mobile 2. De plus, les ondes courtes ne sont que très peu atténuées par la traversée de solides. Le câble 10 selon l'invention peut donc être au moins en partie enterré le long de ladite voie 3, car les ondes se propagent malgré la terre le recouvrant ce qui permet la connexion fonctionnelle à distance avec l'élément de communication 5. Cette caractéristique (enterrement du câble 10 sous la voie, ou agrafage du câble 10 aux rails 3A, 3B de la voie 3) peut éviter certaines pannes dues à la chute du câble 10 par exemple. Bien entendu, dans le cas où le câble 10 est disposé dans ou sous le plan de la voie 3 (en étant attaché aux rails 3A, 3B ou aux traverses 3C par exemple, si la voie 3 est une voie de chemin de fer comme illustré par exemple à la figure 5), l'élément de communication 5 sera alors avantageusement disposé sous le corps mobile 2 (qui est un train par exemple). Il est bien entendu tout à fait envisageable que le câble 10 soit installé en aérien, c'est-à-dire à une altitude supérieure à celle de la voie 3, par l'intermédiaire d'une infrastructure adaptée (poteaux ou autre), pour répondre aux exigences d'exploitation de certaines applications (tramways, bus, etc.). Avantageusement, et comme illustrée à la figure 5, la composante verticale (selon l'axe Z) du champ magnétique rayonné par le câble 10 est utilisée pour générer un signal dans le capteur / transmetteur magnétique 6, lequel sera avantageusement parallèle au plan horizontal X-Y. Les avantages de cette mise en uvre d'un couplage magnétique en ondes courtes et VHF résident en particulier dans sa capacité à pénétrer dans les couches épaisses de matériaux divers, permettant par exemple un enfouissement en caniveaux ou sous la voie du câble rayonnant 10. Bien que l'atténuation du signal électromagnétique lors de sa propagation le long du câble 10 soit minime, l'installation 1 inclut au moins une fibre optique 11 destinée à transporter un signal optique codant lesdites données, afin de transporter le signal sur des distances particulièrement importantes (par exemple supérieures à 10 km), ladite au moins une fibre optique 11 s'étendant avantageusement le long dudit conducteur électrique 14. Ainsi, le signal optique, en se propageant au sein et le long de la fibre optique 11 , est transporté le long de la voie 3 entre un premier point et un deuxième point (distant par exemple de plusieurs kilomètres), ledit signal optique étant alors converti, au niveau dudit deuxième point, en un signal électromagnétique codant lesdites données, ledit signal électromagnétique étant alors lui-même injecté dans le câble rayonnant 10 pour être rayonné par ce dernier le long de la voie, selon un tronçon du câble 10. En d'autres termes, l'installation 1 est conçue pour convertir ledit signal optique codant lesdites données en ledit signal électromagnétique codant également lesdites données (en l'espèce au moyen par exemple d'un injecteur 7 comme cela sera décrit plus en détails dans ce qui suit). De préférence, ledit câble rayonnant 10 comprend ladite fibre optique 11 , laquelle s'étend donc avantageusement le long du conducteur électrique 14 afin de transporter ledit signal optique codant lesdites données. Lesdits conducteur électrique 14 et fibre optique 11 sont de préférence solidaires afin de former un ensemble unitaire. De manière préférentielle, la fibre optique 11 est dans une position décentrée au sein du câble rayonnant 10. Bien entendu, l'installation inclut en pratique autant de fibres optiques qu'il est nécessaire, afin d'atteindre les performances requises (notamment sur le plan du débit). Par exemple, pour une voie 3 longue d'environ 500 Km, un nombre minimal de 14 paires de fibres est à prévoir (une paire permettant d'équiper environ 80 Km). En pratique, l'installation inclura donc avantageusement au moins une paire de fibres optiques. Le transport d'un signal optique par une fibre optique n'induit que des pertes minimes, classiquement inférieures à 0.15dB/km. On peut dès lors transporter, via la fibre optique 11 , des données sur une très longue distance sans que cela ne nécessite de système particulier pour rehausser l'amplitude du signal. Par ailleurs, un signal optique peut transporter un débit de données particulièrement important, supérieur à celui que pourrait transporter le conducteur électrique 14. Il est dès lors avantageux de disposer d'un système pour transférer les données transportées par cette fibre optique 11 vers l'élément de communication 5. Avantageusement, l'installation de communication mobile 1 comprend au moins un injecteur 7 permettant de convertir au moins une partie dudit signal optique en un signal électromagnétique qui est injecté dans ledit câble rayonnant 10 puis rayonné par ce dernier. L'injecteur 7 constitue ainsi en quelque sorte un moyen de couplage opto- électromagnétique qui assure la transformation dudit signal optique en un signal électromagnétique dont la composante magnétique code avantageusement lesdites données. Ainsi, le rayonnement du signal électromagnétique par le câble 10, et plus précisément par le conducteur électrique 14 de ce dernier, permet de communiquer à l'élément mobile 5 ladite composante magnétique, laquelle peut être alors convertie en un signal exploitable, de préférence par l'intermédiaire d'un couplage magnétique comme exposé précédemment. L'injecteur 7 est disposé le long de la voie 3 de façon à compenser les pertes induites par le transport du signai électromagnétique le long du câble rayonnant 10. Une partie des données codées de manière optique sont recodées en un signal électromagnétique au niveau de l'injecteur 7 pour être ensuite rayonnées par ie câble rayonnant 10. L'injection permet ainsi d'introduire un niveau d'énergie suffisant pour permettre au câble 10 d'émettre à un niveau suffisant pour que le signal soit reçu par l'élément de communication 5. Le câble 10 selon l'invention permet non seulement d'émettre et de recevoir une onde électromagnétique le long de la voie 3 grâce à sa partie rayonnante, mais peut également transporter sur de très longues distances des données sans perte d'énergie significative grâce à la fibre optique 11 présente en son sein. Par ailleurs, l'injecteur 7 permet également de transférer une partie des données contenue dans le signal électromagnétique en un signal optique. Ces données correspondent aux données envoyées par l'utilisateur et à destination du réseau. En effet, pour qu'il puisse y avoir un échange de données entre l'extérieur et le corps mobile 2, il est nécessaire que l'élément de communication 5 puisse également émettre des ondes électromagnétiques vers ledit câble. Ce dernier est ensuite relié à un réseau extérieur, avantageusement à l'aide de la fibre optique 11. De préférence, l'installation de communication mobile 1 selon l'invention comprend plusieurs injecteurs 7 séparés mutuellement d'une distance d, la partie de ladite installation de communication 1 entre deux injecteurs 7 formant un tronçon 21. La distance d d'un tronçon 21 est avantageusement la distance maximale (appelée distance d'atténuation) à partir de laquelle le signal n'est plus émis par le câble rayonnant 10 avec assez d'intensité vers l'élément de communication 5 pour que ce dernier puisse le réceptionner de façon adéquate. Il est donc nécessaire d'injecter de nouveau, à l'extrémité du tronçon 21 , le signal à un niveau d'énergie supérieur au sein du câble rayonnant 10. Ainsi, l'injecteur 7 transfère une partie des données codées de manière optique en un signal électromagnétique présentant un niveau d'énergie suffisant pour qu'il puisse être rayonné sur l'ensemble du tronçon 21 suivant, c'est-à-dire sur toute la longueur d dudit tronçon suivant. L'injecteur 7 joue donc, outre son rôle de convertisseur su signal optique en signal électromagnétique, un rôle d'amplification du signal. L'injecteur 7 forme ainsi un convertisseur-injecteur opto-magnétique. De manière alternative, les injecteurs 7 peuvent être séparés d'une distance égale à deux fois la longueur d'atténuation d. Dans cette configuration, chaque injecteur 7 transfère, sous la forme d'un signal électromagnétique, les données codées de manière optique dans les deux branches auxquelles il est relié, en amont et en aval de la voie 3. Ce signal injecté sera atténué au bout d'une distance d, mais l'injecteur 7 suivant aura permis au signal d'être injecté dans l'autre sens. Ainsi, tout au long de la voie 3, le signal est suffisamment rayonné. Le lieu où la puissance d'émission est minimale se situe, selon cette variante, vers le milieu du tronçon 21. Ainsi, l'installation de communication 1 est avantageusement formé d'une pluralité de tronçons de longueur d, disposés les uns derrière les autres, en ligne, comme illustré. La fibre optique 11 présente au sein du câble rayonnant 10 peut transporter des données qui sont ensuite rayonnées sur plusieurs tronçons 21. En effet, !a fibre optique 11 peut par exemple contenir un débit d'information dix fois supérieur à celui pouvant être rayonné par le câble 10. Cette valeur est donnée à titre illustratif et ne limite absolument pas la portée de l'invention à un type de fibre optique 11 particulier. Dans cette situation, seul un dixième des données contenues dans le signal optique est transféré au niveau de chaque injecteur 7 vers le câble 10 en un signal électromagnétique destiné à être rayonné. La fibre optique 11 transporte donc des données qui vont être rayonnées sur une longueur égale à dix fois la longueur d. De plus, si on souhaite que l'installation de communication s'étende sur une distance supérieure à dix fois la longueur d, il est nécessaire d'avoir une autre fibre optique 1 pour transporter des données pour les tronçons dix à vingt. Ainsi, le nombre de fibres optiques 11 dans le câble 10 dépend des débits de données possibles que Ton peut transporter dans la fibre 11 , du débit que l'on peut rayonner avec le conducteur électrique 14 et aussi de la distance d qui est elle-même fonction des caractéristiques d'atténuation du signal électromagnétique lors de sa propagation dans le conducteur électrique 14. Les données transportées, sous forme d'un signal électromagnétique rayonné, dans chaque tronçon 21 du câble rayonnant 10 sont avantageusement différentes. Mais cela ne doit pas empêcher que l'échange de données soit continu entre le câble rayonnant 10 et l'élément de communication 5 lors d'un changement de tronçon. Préférentiellement, le corps mobile 2 comprend deux éléments de communication 5 séparés d'une distance L afin que ledit signal électromagnétique soit constamment émis et reçu lors d'un changement de tronçon 21. En effet, lorsque l'élément de communication 5 se trouve au niveau de l'injecteur 7, il reçoit un signal rayonné par la partie du câble 10 disposée en amont de l'injecteur 7 ainsi qu'un signal, avantageusement différent, rayonné par la partie de câble 10 disposée en aval de l'injecteur 7. Ces deux signaux peuvent être différents et le décodage de données peut alors se révéler complexe à mettre en œuvre. Pour s'affranchir de cela, on dispose sur le corps mobile 2 un deuxième élément de communication 5 éloigné d'une distance L du premier. Préférentiellement, cette distance est maximale compte-tenu des dimensions du corps mobile 2, avec par exemple un premier élément de communication 5A disposé à l'avant du corps mobile 2 et un second élément de communication 5B disposé à l'arrière. Cela permet au deuxième élément de communication 5B de recevoir un signal électromagnétique qui pourra être décodé sans erreur.
De préférence, l'installation de communication mobile 1 comprend un appareil de synchronisation 8 branchés auxdits deux éléments de communication 5A, 5B pour décoder ledit signal électromagnétique afin d'en extraire iesdites données. Cet appareil 8 tire partie du fait que nécessairement au moins l'un des deux éléments de communication 5A, 5B reçoit un signal aisément décodable, comme décrit précédemment. Avoir deux éléments de communication 5 permet également d'éviter d'éventuelles erreurs de décodage.
Par ailleurs, il peut être nécessaire de recourir à une source d'alimentation, notamment pour alimenter les injecteurs 7 qui transmettent de l'énergie au sein du câble 10 afin que le signal puisse être rayonné avec une intensité suffisante. Les injecteurs 7 doivent donc avoir accès à un réseau d'énergie. Avantageusement, le câble rayonnant 10 comprend un câble d'alimentation électrique 16 s'étendant le long dudit conducteur électrique 14 et destiné à transporter du courant électrique permettant l'alimentation d'un ou plusieurs appareils, lesdits conducteur électrique 14 et câble d'alimentation 16 étant solidaires afin de former un ensemble unitaire. Avantageusement, l'installation est conçue pour que le conducteur électrique 14 (qui est en cuivre ou de préférence en aluminium) assure à la fois le transport du signal électromagnétique et le transport du courant électrique d'alimentation (qui est de préférence un courant continu avec une tension de 48V). Dans ce cas, le conducteur électrique 14 et le câble d'alimentation électrique 16 sont confondus. L'intégration, dans le câble rayonnant 10, d'un vecteur du courant d'alimentation, permet une mise en oeuvre facilitée de l'installation de communication 1 car il n'est pas nécessaire de relier chaque injecteur 7 au réseau classique d'énergie, et donc d'amener des câbles électriques pour les alimenter. Cela simplifie grandement l'installation 1. De préférence, le câble 10, et plus précisément le conducteur électrique 14 (ou le câble d'alimentation électrique 16, s'il est distinct dudit conducteur 14) transporte un courant électrique de 48 Volts, d'une intensité adaptée aux équipements actifs d'injection (injecteurs 7), à leur nombre et à la résistance ohmique du conducteur électrique 14 (ou du câble 16 s'il est distinct du conducteur 14). Avec un tel câble 10, les injecteurs 7 répartis sur une très longue distance peuvent tous être alimentés, malgré les pertes d'énergie dues à la propagation le long du câble 10.
Ainsi, l'installation 1 peut notamment permettre un raccordement des utilisateurs au réseau internet ou peut par exemple leur permettre de regarder la télévision numérique, codées le long du câble 10. L'installation 1 selon l'invention peut également permettre une localisation précise des trains, les données de localisations pouvant facilement être transportées jusqu'à un centre de gestion du trafic ferroviaire. Ceci garantit la sécurité du transport et permet de s'informer en temps réel du trafic, ce qui permet par exemple d'éviter une collision entre différents trains en cas de panne d'un train en pleine voie.
L'invention concerne également en tant que tel le câble rayonnant 10 mis en œuvre dans l'installation 1 décrite dans ce qui précède. Un exemple d'un tel câble rayonnant 10 est illustré de manière générale à la figure 3. Il comprend un conducteur électrique 14 et est conçu pour émettre et recevoir des signaux électromagnétiques à l'aide dudit conducteur électrique 14. L'échange de données entre le câble rayonnant 14 et l'élément de communication 5 est donc possible grâce à la présence de ce conducteur Avantageusement, le conducteur électrique 14 est entouré d'une gaine isolante perforée à intervalles réguliers de manière à laisser aisément passer le rayonnement électromagnétique émis par ledit conducteur 14, ledit rayonnement électromagnétique étant produit par la propagation du signal électromagnétique le long dudit câble rayonnant 10. Ces perforations peuvent se présenter sous la forme de trous ou de fentes. La forme et la taille de ces perforations sont optimisées en fonction du signai électromagnétique à rayonner. De manière préférentielle, lesdits signaux électromagnétiques ont une fréquence inférieure à 1 GHz, ou plus préférentiellement inférieure à 100 MHz. Ainsi la conception du câble rayonnant 10 lui permet d'être particulièrement adapté à rémission/réception en ondes courtes. Avantageusement, le câble 10 comprend de l'aluminium. L'aluminium peut constituer tout ou partie des éléments conducteurs présents dans le câble rayonnant 10, notamment le conducteur 14. Ce matériau se révèle être particulièrement un bon conducteur pour les signaux utilisés et son coût de revient faible diminue le prix de revient du câble rayonnant 10 en comparaison des câbles classiquement fabriqué en cuivre. Le câble rayonnant 10 selon l'invention comprend au moins une fibre optique 11 s'étendant le long dudit conducteur 14 et destinée à transporter un signal optique. Elle assure la fonction de transport de données qui sont codées sous forme optique. Ce mode de transport présente l'avantage de faiblement atténuer le signal et donc de pouvoir transporter ce dernier sur de très grande distance sans nécessiter un apport supplémentaire d'énergie. Le câble rayonnant 10 selon l'invention comprend également un câble d'alimentation électrique 16 s'étendant le long dudit conducteur 14 et destiné à transporter du courant électrique permettant l'alimentation d'un ou plusieurs appareils. Avantageusement, le câble d'alimentation permet d'alimenter des systèmes luttant contre l'atténuation du signal transporté le long du câble rayonnant 10. Cela évite le déploiement de câbles électriques additionnels pour l'alimentation de ces appareils. De manière préférentielle, les injecteurs 7 tels que décrit précédemment sont alimenté en énergie à l'aide ce câble d'alimentation 16, qui est avantageusement confondu avec le conducteur électrique 14. Lesdits conducteur électrique 14, fibre optique 11 et câble d'alimentation 16 sont solidaires afin de former un ensemble unitaire. Ainsi, les différentes fonctions, à savoir le rayonnement, le transport de données avec faible atténuation et le transport d'énergie électrique, sont regroupées dans un seul et même câble. Ceci facilite la mise en place de l'installation de communication selon l'invention tel que décrite précédemment. Par exemple, le câble rayonnant 10 est formé d'un câbie coaxial comprenant au moins trois couches concentriques dont la première couche est formée par un premier matériau conducteur situé au centre dudit câble rayonnant 10. La première couche est avantageusement formée par un conducteur central creux 12. Elle est entourée par une seconde couche formée d'un matériau isolant 13. De nombreux plastiques peuvent obtenir des propriétés d'isolation suffisantes, comme le polyéthylène par exemple. La troisième couche est elle-même entourée d'une troisième couche conductrice formant ledit conducteur électrique 14. Avantageusement, le câble rayonnant 10 est également pourvu d'une structure porteuse 15 en acier formé par exemple par un épais fil métallique qui soutient le poids du câble rayonnant 10. la structure porteuse 15 est rattachée à la couche externe du câble 10 afin de pouvoir être suspendue. Cela permet de facilement suspendre le câble sans risquer d'endommager sa partie rayonnante.
L'invention concerne enfin un procédé d'échange de données, ledit procédé étant avantageusement destiné à être mis en œuvre au moyen de l'installation de communication mobile 1 conforme à la description qui précède. L'ensemble de la description concernant l'installation 1 et son fonctionnement est donc également valable pour le présent procédé. Comme exposé précédemment, l'invention concerne un procédé d'échange de données entre un corps mobile 2 doté d'un élément de communication 5 et se déplaçant le long d'une voie 3 et un câble rayonnant 10 s'étendant le long de ladite voie 3. Le procédé comporte une étape de codage des données en un signal électromagnétique, comme cela est classiquement effectué dans le domaine de la télécommunication. Préalablement à ladite étape de codage des données en un signa! électromagnétique, lesdites données sont codées en un signal optique, ledit procédé comprenant une étape de propagation dudit signal optique le long dudit câble rayonnant 10 au moyen d'au moins une fibre optique 1. En d'autres termes, préalablement au codage des données en un signal électromagnétique, lesdites données sont codées en un signal optique, ledit câble rayonnant 10 comprenant avantageusement ladite au moins une fibre optique 11 permettant audit signal optique de se propager le long dudit câble rayonnant 10. En effet, un signal optique peut être transporté au travers d'une fibre optique 11 avec une très faible atténuation sur des dizaines ou centaines de kilomètres. Le procédé comporte de préférence une étape d'injection dudit signal électromagnétique au cours de laquelle au moins une partie dudit signai optique est convertie en un signal électromagnétique qui est injecté dans ledit câble rayonnant puis rayonné par ce dernier. De cette façon, on combine les avantages de la fibre optique 11 qui permet de transporter un haut débit de données sans atténuation et les avantages du câble rayonnant 10 qui permet d'émettre et de recevoir un signal électromagnétique tout le long du câble 10. Ainsi, le procédé inclut une étape de codage de données en un signal optique, suivie d'une étape de propagation (au sein d'une fibre optique) dudit signal optique entre un point de départ et un point d'arrivée, elle-même suivie d'une étape de codage des données en un signal électromagnétique, par conversion de tout ou partie dudit signal optique en ledit signal électromagnétique, de préférence de façon que lesdites données soient codées, de préférence exclusivement, par la composante magnétique dudit signal électromagnétique. Le procédé comprend alors une étape de rayonnement dudit signal électromagnétique par le câble rayonnant 10, puis la captation, par un capteur / transmetteur magnétique faisant partie de l'élément de communication 5, de la composante magnétique dudit signal électromagnétique, au moyen d'un couplage inductif. Enfin, le procédé comprend une étape de transformation de la composante magnétique ainsi captée en un signal de télécommunication exploitable par des utilisateurs ou des machines au sein du corps mobile 2. Ledit câble rayonnant 10 ou ledit élément de communication 5 émet le long de ladite voie 3 le signal électromagnétique qui est réceptionné par ledit élément de communication 5 ou ledit câble rayonnant 10, ledit câble rayonnant 10 et ledit élément de communication 5 étant au plus éloignés d'une distance égale au double de !a longueur d'onde dudit signal électromagnétique. Cet échange de données permet ainsi au corps mobile 2 de communiquer avec l'extérieur. Le câble 10 peut être connecté à tout type de réseau (téléphonie, Internet, télévision..). La distance entre l'élément de communication 5 et le câble 10 implique que la communication s'effectue en champ proche, tel que cela a été précédemment décrit. Le procédé comprend de préférence une étape durant laquelle on capte la composante magnétique dudit signal électromagnétique et on la traite (notamment par des mesures appropriées) pour décoder ledit signal électromagnétique afin d'en extraire lesdites données. Dans ce mode de réalisation préférentiel, la liaison de communication enter le câble 10 et le corps mobile 2 repose avantageusement sur un couplage magnétique. Le champ proche a effectivement pour caractéristique que la majorité de l'énergie du signal électromagnétique se retrouve sous forme magnétique. Avantageusement, ledit signal électromagnétique est réceptionné par au moins deux éléments de communication 5A, 5B séparés d'une distance L afin d'obtenir une réception de bonne qualité du signai électromagnétique provenant du câble 10. Cela présente également des avantages lors du passage à proximité des injecteurs 7 où le signal émis par le câble rayonnant 10 peut être difficile à décoder, comme cela a été expliqué précédemment Le procédé selon l'invention comprend de préférence une étape durant laquelle on branche lesdits éléments de communication 5 à un appareil de synchronisation 8 pour décoder ledit signal électromagnétique afin d'en extraire lesdites données. Cet appareil 8 a donc la capacité de traiter simultanément les deux signaux électromagnétiques de manière à décoder de manière optimale les données codées dans ce signal.
L'installation de communication 1 , le câble rayonnant 10 et le procédé selon l'invention représentent une solution optimale, facile et rapide à mettre en œuvre, pour la communication à haut débit entre un corps mobile 2 en mouvement et les réseaux classiques de communication. En définitive, l'invention repose, dans son mode de réalisation préférentiel, sur la mise en œuvre d'une communication en champ proche avec couplage opto-magnétique, dans laquelle :
- un signal (par exemple IP numérique ou radiofréquence analogique modulé en numérique) chemine au sein d'une fibre optique d'un premier point à un deuxième point;
- ce signal est converti en un signal radio ondes courtes et est injecté (grâce aux injecteurs 7) dans un conducteur électrique (conducteur 14) qui va rayonner ledit signal entre lesdits premier et deuxième points, au niveau desquels sont disposés les injecteurs 7;
- l'élément de communication 5 va capter et traiter la composante magnétique (grâce à une boucle magnétique couplée au rayonnement du conducteur électrique 14) dudit signal radio ondes courtes pour décoder les informations et données contenues dans ce dernier.
La variante des figures 4 et 5 va maintenant être décrite plus en détails. Dans cette variante, l'installation de communication mobile 1 est mise en œuvre dans un cadre ferroviaire, avec un train 20 circulant sur une voie ferrée 3. Le câble rayonnant 10 est en l'espèce un câble hybride incluant un conducteur électrique 14 rayonnant un signal électromagnétique ainsi qu'au moins une fibre optique 11. Dans cet exemple de réalisation, le câble hybride 10 est fixé directement sur la voie 3, et plus précisément est attaché sur et à l'un des rails 3B constituant la voie ferrée. Le conducteur électrique 14 rayonne un champ magnétique qui se propage en l'espèce sous la forme d'ondes concentriques se déplaçant sensiblement perpendiculairement (c'est-à-dire dans le plan Y-Z) à la direction d'extension longitudinale X du câble 10. Les données sont en l'espèce transportées au format Ethernet par la ou les fibres optiques 1 dudit câble 10. Le conducteur 14 transporte l'énergie (par exemple un courant électrique de 48 Volts continu) nécessaire au fonctionnement des injecteurs 7 disposés à intervalles réguliers le long de la voie 3. Chaque injecteur 7 convertit le flux Ethernet convoyé par les fibres optiques 11 en un signal électromagnétique réinjecté dans les tronçons du conducteur électrique 14, afin que ce dernier rayonne ledit signal électromagnétique. Inversement, chaque injecteur 7 est avantageusement capable de convertir le signai électromagnétique en signal optique Ethernet, en vue de permettre une communication bidirectionnelle entre le train 20 et l'extérieur. Le train 20 embarque en l'occurrence un capteur / transmetteur magnétique 6 qui capte la composante magnétique du signal électromagnétique rayonné par le câble 10, via un couplage inductif, grâce à une antenne spécifique. Un équipement de traitement et de distribution 60, relié audit capteur / transmetteur magnétique 6, achemine ensuite les données en direction :
- d'un terminal 30 accessible par exemple au conducteur du train 20,
- et/ou des passagers du train via une liaison filaire 31 qui assure la distribution des données dans les wagons
- et/ou de dispositifs 32 permettant de convertir le signal en un signal radioélectrique (par exemple de longue portée).
L'antenne du capteur / transmetteur magnétique 6 peut être réalisée de diverses manières. Par exemple, selon un premier mode de réalisation préférentielle, l'antenne en question se présente sous la forme d'une boucle de couplage magnétique. De préférence, ladite boucle de couplage magnétique est une boucle apériodique, avec balun et ferrites permettant l'annulation du lobe arrière. Il est également envisageable, de façon alternative, de mettre en œuvre une antenne à champ EH avec deux cylindres (un cylindre supérieur et un cylindre inférieur) entre lesquels est interposé un bobinage de phasage.
H est également possible de mettre en œuvre l'un ou l'autre des systèmes de couplage magnétique illustrés aux figures 6 à 10. Dans le cas de la figure 6, le dispositif de traitement du signal est connecté à une antenne se présentant sous la forme d'une tige en ferrite 40 autour duquel est enroulée une ligne bifilaire dont l'un des fils est lui-même raccordé à un câble en cuivre 41. Ledit câble en cuivre 41 peut être soit rectiligne, soit enroulé en spires de couplage, avec la bobine orientée pour réaliser un couplage maximum avec le champ magnétique rayonné par le câble 10. Par exemple, ledit câble en cuivre 41 peut présenter une longueur de plusieurs mètres, de préférence de l'ordre de 6 mètres, la distance de couplage D1 étant quant à elle avantageusement comprise entre 0,6 et 2 mètres. Dans la variante de la figure 8, le couplage magnétique est réalisé par mise en œuvre d'un balun et d'une antenne enroulée sur une tige de ferrite 40. Ladite antenne se présente là encore sous la forme d'un câble en cuivre 41 , par exemple de 6 mètres de long, avec 50 spires de 40 mm de diamètre sur une longueur de 300 mm. La distance de couplage D1 , qui correspond bien entendu à la distance séparant le câble rayonnant 10 de l'élément de communication 5, est là encore avantageusement comprise par exemple entre 0,6 et 2 mètres. Dans la variante de la figure 9, l'antenne de couplage magnétique est cette fois formée par un câble rayonnant de conception globalement similaire à celle du câble 10. Enfin, dans la variante de la figure 10, l'antenne de couplage magnétique est cette fois formée par un enroulement apériodique couplé au câble rayonnant 10. Bien entendu, l'invention n'est absolument pas limitée à un moyen de couplage magnétique spécifique. L'invention permet ainsi d'obtenir un grand nombre de fonctionnalités en matière de télécommunication qui sont utiles dans de nombreux secteurs d'activités. Par exemple, l'installation 1 selon l'invention peut notamment permettre à un exploitant de lignes ferroviaires :
- de pouvoir connaître précisément la position d'un train,
- de mettre en place un système de vidéo surveillance performant et bon marché, permettant par exemple au conducteur d'un train de constater en direct la situation de la voie plusieurs kilomètres en aval et ce au moyen d'un terminal 30 embarqué, - d'assurer l'échange de nombreux paramètres de fonctionnement du train avec un terminal de contrôle,
- de collecter et transmettre des données de type : intrusion, déplacement, vol de câbles ou de matériels sur la voie, destruction, etc., et ce en temps réel,
- et bien entendu de permettre une transmission de données à débit élevé aux passagers, permettant à ces derniers de regarder la télévision, d'accéder au réseau Internet, etc.
Dans le secteur aérien, l'installation 1 selon l'invention peut permettre par exemple :
- de faire passer les avions circulant sur le tarmac en un mode de pilotage automatique (le ou les câble(s) rayonnant(s) 10 permettant alors le guidage de l'avion),
- aux passagers des avions circulant sur le tarmac de télécharger des films et d'accéder au réseau Internet en phases d'attente (embarquement, décollage, débarquement).
Dans le domaine de l'aéronautique militaire, l'installation 1 peut être par exemple mise en œuvre de façon à enfouir les câbles rayonnants 10 sous les pistes d'atterrissage et de décollage, en vue de permettre une communication sécurisée et durcie de données data IP à très haut débit, permettant aux avions de récupérer à très haut débit des données tactiques ou autres.
Dans le domaine routier, il est bien entendu envisageable d'enfouir les câbles rayonnants 10 sous les routes et autoroutes, de telle sorte que les véhicules (voitures particulières, camions, etc.) équipés de capteurs magnétiques puissent communiquer à très haut débit, échanger des données, des positions, réguler des vitesses, accéder à Internet, à un signal de télévision en haute définition, etc.
L' installation 1 selon l'invention peut également être utilisé dans le cadre d'installations routières permettant de transmettre à des véhicules de l'énergie électrique par induction magnétique, pour gérer la connexion, les abonnements, payer l'énergie consommée, etc. Bien entendu, les différentes applications envisagées dans ce qui précède, sont données à titre purement illustratif et non limitatif, l'invention trouvant application dans une multitude de domaines et pour une multitude de services et de fonctions.
L'invention permet ainsi, grâce notamment à la mise en œuvre d'un câble hydride incorporant des fibres optiques (par exemple entre 2 et 48 fibres optiques) ainsi qu'un conducteur qui à la fois rayonne un signal électromagnétique et transporte un signal de puissance (par exemple 48 V), d'établir une télécommunication bidirectionnelle particulièrement fiable et performante entre un objet mobile et un point fixe.
POSSIBILITE D'APPLICATION INDUSTRIELLE
L'invention trouve notamment son application industrielle dans la conception, la fabrication et la mise en œuvre d'installations de communication mobile.

Claims

REVENDICATIONS - Installation de communication mobile (1) comprenant :
- un corps mobile (2) doté d'un élément de communication (5) pouvant émettre et recevoir des signaux électromagnétiques, ledit corps mobile (2) se déplaçant le long d'une voie (3),
- un câbie rayonnant (10) s'étendant le long de ladite voie (3), ledit câble rayonnant ( 0) comprenant un conducteur électrique (14) et pouvant émettre et recevoir des signaux électromagnétiques par l'intermédiaire dudit conducteur électrique (14) le long de ladite voie (3), ladite installation (1) étant conçue pour échanger des données entre ledit câble rayonnant (10) et ledit corps mobile (2) par émission par ledit câble rayonnant (10) ou par ledit élément de communication (5) d'un signal électromagnétique codant lesdites données puis réception dudit signal électromagnétique par ledit élément de communication (5) ou par ledit câble rayonnant (10), ladite installation (1) étant caractérisée en ce que ledit câble rayonnant (10) et ledit élément de communication (5) sont au plus éloignés d'une distance égale au double de la longueur d'onde dudit signal électromagnétique, ladite installation (1) incluant au moins une fibre optique (11) destinée à transporter un signal optique codant lesdites données. - Installation de communication mobile (1) selon la revendication 1 caractérisée en ce que ledit élément de communication (5) comprend un appareil de mesure du champ magnétique (6) dudit signal électromagnétique, afin de pouvoir décoder ledit signal électromagnétique pour en extraire lesdites données. - Installation de communication mobile (1) selon la revendication précédente caractérisée en ce que la liaison de communication entre le câble (10) et le corps mobile (2) repose sur un couplage magnétique. - Installation de communication mobile (1) selon la revendication précédente caractérisée en ce que le signal électromagnétique est un signal radio ondes courtes, l'élément de communication (5) étant conçu pour capter et traiter la composante magnétique du signal radio, pour décoder les informations et les données contenues dans ce dernier. - Installation de communication mobile (1) selon la revendication précédente, caractérisée en ce que l'élément de communication (5) est conçu pour capter et traiter la composante magnétique grâce à une boucle magnétique couplée au rayonnement du conducteur électrique (14). - Installation de communication mobile (1) selon l'une des revendications précédentes caractérisée en ce que lesdits conducteur électrique (14) et fibre optique (11) sont solidaires afin de former un ensemble unitaire. - Installation de communication mobile (1) selon l'une des revendications précédentes caractérisée en ce que le câble rayonnant (10) comprend au moins une paire de fibres optiques ( 1). - Installation de communication mobile (1) selon la revendication précédente caractérisée en ce que le câble rayonnant (10) comprend un nombre minimal de 14 paires de fibres optiques (11). - Installation de communication mobile (1) selon l'une des revendications précédentes caractérisée en ce qu'elle comprend au moins un injecteur (7) relié audit câble rayonnant (10) et permettant de convertir au moins une partie dudit signal optique en un signal électromagnétique qui est injecté dans ledit câble rayonnant (10) puis rayonné par ce dernier. - Installation de communication mobile (1) selon la revendication précédente caractérisée en ce qu'elle comprend plusieurs injecteurs (7) séparés d'une distance (d), la partie de ladite installation de communication (1) entre deux injecteurs (7) formant un tronçon (21), ledit corps mobile (2) comprenant au moins deux éléments de communication (5) séparés d'une distance L afin que ledit signal électromagnétique soit constamment émis et reçu lors d'un changement de tronçon (21). - Installation de communication mobile (1) selon la revendication précédente caractérisée en ce qu'il comprend un appareil de synchronisation (8) branchés auxdits deux éléments de communication (5) pour décoder ledit signal électromagnétique afin d'en extraire lesdites données. - Installation de communication mobile (1) selon l'une des revendications précédentes caractérisée en ce que ledit câble rayonnant (10) comprend un câble d'alimentation électrique (16) s'étendant le long dudit conducteur électrique (14) et destiné à transporter du courant électrique permettant l'alimentation d'un ou plusieurs appareils, lesdits conducteur électrique (14) et câble d'alimentation (16) étant solidaires afin de former un ensemble unitaire. - Installation de communication mobile (1) selon la revendication précédente caractérisée en ce que le conducteur électrique (14) et le câble d'alimentation électrique (16) sont confondus. - Installation de communication mobile (1) selon la revendication précédente caractérisée en ce que ia résistance ohmique dudit conducteur électrique (14) est de l'ordre de 1 Ohm/Km, afin de pouvoir transporter, outre ledit signal électromagnétique, un courant d'alimentation. - Installation de communication mobile (1) selon l'une des revendications précédentes caractérisée en ce que ledit câble rayonnant (10) est au moins en partie enterré le long de ladite voie (3). - Installation de communication mobile (1) selon l'une des revendications précédentes caractérisée en ce que ledit signai électromagnétique a une fréquence inférieure à 1 GHz. - Installation de communication mobile (1) selon la revendication précédente caractérisée en ce que le signal électromagnétique se présente sous la forme d'ondes radio dont la fréquence est comprise entre 1 Mhz et 100 MHz, et de préférence entre 3 MHz et 30 MHz. - Câble rayonnant (10) comprenant un conducteur électrique (14) et conçu pour émettre et recevoir des signaux électromagnétiques à l'aide dudit conducteur électrique (14), ledit câble rayonnant (10) étant caractérisé en ce qu'il comprend d'une part au moins une fibre optique (11) s'étendant le long dudit conducteur électrique (14) et destinée à transporter un signal optique et d'autre part un câble d'alimentation électrique (16) s'étendant le long dudit conducteur électrique (14) et destiné à transporter du courant électrique permettant l'alimentation d'un ou plusieurs appareils, lesdits conducteur électrique(14), fibre optique (11) et câble d'alimentation (16) étant solidaires afin dé former un ensemble unitaire. - Câble rayonnant (10) selon la revendication précédente caractérisé en ce qu'il inclut au moins une paire de fibres optiques (11). - Câble rayonnant (10) selon l'une des revendications 18 ou 19 caractérisé en ce qu'il comprend un nombre minimal de 14 paires de fibres optiques (11). -Câble rayonnant (10) selon l'une des revendications 18 à 20 caractérisé en ce qu'il est formé d'un câble coaxial comprenant au moins trois couches concentriques dont la première couche est formée par un premier matériau conducteur (12) situé au centre dudit câble rayonnant (10), ladite première couche étant entourée par une seconde couche formée d'un matériau isolant (13), elle-même entourée d'une troisième couche formée par ledit conducteur électrique ( 4). - Câble rayonnant (10) selon l'une des revendications 18 à 21 caractérisé en ce que ledit conducteur électrique (14) est perforé de manière à pouvoir rayonner le signal électromagnétique se propageant le long dudit câble rayonnant (10). - Câble rayonnant (10) selon l'une des revendications 18 à 22 caractérisé en ce qu'il comprend de l'aluminium. - Câble rayonnant (10) selon l'une des revendications 18 à 23 caractérisé en ce que lesdits signaux électromagnétiques ont une fréquence inférieure à 1 GHz. - Câble rayonnant (10) selon l'une des revendications 18 à 24, caractérisé en ce que le conducteur électrique 14 et le câble d'alimentation électrique 16 sont confondus. - Câble rayonnant (10) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la résistance ohmique dudit conducteur électrique (14) est de l'ordre de 1 Ohm/Km, afin de pouvoir transporter, outre ledit signal électromagnétique, un courant d'alimentation. - Procédé d'échange de données entre un corps mobile doté d'un élément de communication (5) et se déplaçant le long d'une voie et un câble rayonnant (10) s'étendant le long de ladite voie (3), ledit procédé comportant une étape de codage des données en un signal électromagnétique, et étant caractérisé en ce que ledit câble rayonnant (10) ou ledit élément de communication (5) émet le long de ladite voie (3) ledit signal électromagnétique qui est réceptionné par ledit élément de communication (5) ou ledit câble rayonnant (10), ledit câble rayonnant (10) et ledit élément de communication (5) étant au plus éloignés d'une distance égale au double de la longueur d'onde dudit signal électromagnétique, caractérisé en ce que, préalablement à ladite étape de codage des données en un signal électromagnétique, lesdites données sont codées en un signal optique, ledit procédé comprenant une étape de propagation dudit signal optique le long dudit câble rayonnant (10) au moyen d'au moins une fibre optique (11). - Procédé d'échange de données selon la revendication précédente caractérisé en ce que le câble rayonnant (10) comprend au moins une paire de fibres optiques (11). - Procédé d'échange de données selon la revendication précédente caractérisé en ce que le câble rayonnant (10) comprend un nombre minimal de 14 paires de fibres optiques (11). - Procédé d'échange de données selon la revendication précédente caractérisé en ce qu'il comporte une étape d'injection dudit signal électromagnétique au cours de laquelle au moins une partie dudit signal optique est convertie en un signal électromagnétique qui est injecté dans ledit câble rayonnant ( 0) puis rayonné par ce dernier. - Procédé d'échange de données selon l'une des revendications 27 à 30 caractérisé en ce que ledit signal électromagnétique est réceptionné par au moins deux éléments de communication (5) séparés d'une distance (L). - Procédé d'échange de données selon la revendication précédente caractérisé en ce qu'on branche lesdits éléments de communication à un appareil de synchronisation (8) pour décoder ledit signal électromagnétique afin d'en extraire lesdites données. - Procédé d'échange de données selon l'une des revendications 27 à 32 caractérisé en ce qu'on capte la composante magnétique dudit signal électromagnétique et on la traite pour décoder ledit signal électromagnétique afin d'en extraire lesdites données. - Procédé d'échange de données selon l'une des revendications 27 à 33 caractérisé en ce que ledit signal électromagnétique a une fréquence inférieure à 1 GHz. - Procédé d'échange de données selon la revendication précédente caractérisé en ce que le signal électromagnétique se présente sous la forme d'ondes radio dont la fréquence est comprise entre 1 Mhz et 100 MHz, et de préférence entre 3 MHz et 30 MHz. - Procédé d'échange de données selon l'une des revendications 27 à 35 caractérisé en ce que le câble rayonnant (10) comprend un conducteur électrique (14) qui assure à la fois le transport du signal électromagnétique et le transport d'un courant électrique d'alimentation permettant l'alimentation d'un ou plusieurs appareils.
- Procédé d'échange de données selon la revendication 33 caractérisé en ce qu'il met œuvre une communication en champ proche avec couplage opto-magnétique, dans laquelle :
- un signal chemine au sein de la fibre optique (11) d'un premier point à un deuxième point;
- le signal est converti en un signai radio ondes courtes formant ledit signal électromagnétique et est injecté grâce à des injecteurs (7) dans un conducteur électrique (14) qui va rayonner ledit signal radio ondes courtes entre îesdits premier et deuxième points, au niveau desquels sont disposés les injecteurs (7)
- l'élément de communication (5) va capter et traiter la composante magnétique dudit signal radio ondes courtes pour décoder les informations et données contenues dans ce dernier. - Procédé d'échange de données selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'élément de communication (5) va capter et traiter la composante magnétique grâce à une boucle magnétique couplée au rayonnement du conducteur électrique (14).
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