FR2687876A1 - Ensemble de detection d'erreurs pour ligne de transmission numerique et procede de surveillance. - Google Patents

Abstract

L'invention concerne la détection d'erreurs dans un système à ligne de transmission numérique. Elle se rapporte à un ensemble de détection d'erreurs par lequel des signaux à disparité cumulée constante sont transmis. L'ensemble comprend un dispositif qui modifie les signaux à certains intervalles sous forme de signaux à n bits plus un bit de parité, avec des signaux spéciaux reflètant la parité des événements prédéterminés des intervalles immédiatement précédents et ayant des valeurs qui conservent la disparité cumulée constante globale, un dispositif (4) de comptage des événements, et un dispositif (5, 6) de détermination d'un changement des spectres de ligne à fo/2(n + 1) ou fo/(n + 1), fo étant la fréquence de chiffres de ligne. Application aux lignes sous-marines de transmission.

Description

La présente invention concerne la détection des erreurs dans les systèmes

de transmission numérique et en particulier la détection des erreurs dans les systèmes de

surveillance de répéteurs immergés.

Le brevet britannique N O 1 536 337 décrit un simple détecteur de violation de parité destiné à détecter les

erreurs de ligne, en particulier au niveau d'un répéteur.

La revendication 1 du brevet précité concerne un ensemble de détection d'erreurs destiné à un système à ligne de transmission numérique par laquelle sont transmis des signaux à disparité cumulée constante, l'ensemble comprenant un émetteur destiné à modifier les signaux à transmettre à certains intervalles afin que les signaux transmis contiennent des signaux spéciaux dont les valeurs numériques reflètent la parité des événements prédéterminés des signaux numériques dans les intervalles immédiatement précédents, les signaux spéciaux ayant eux-mêmes des valeurs qui conservent la disparité cumulée constante globale des signaux émis, un dispositif placé en un point

ultérieur dans le système et destiné à compter des événe-

ments prédéterminés des signaux numériques dans les signaux émis, et un dispositif destiné à déterminer un changement du contenu en courant continu du signal de sortie du

dispositif de comptage.

Le même détecteur peut aussi être utilisé pour la

réception d'informations transmises par violation inten-

tionnelle de la parité, c'est-à-dire pour la surveillance.

Dans un cas particulier de détecteur connu, un bit supplé-

mentaire est ajouté à un courant de données brouillées par multiplexage numérique afin qu'un bit de parité suive n bits consécutifs de données brouillées Par exemple, les

données comprennent un code de ligne 24 BIP (n BIP), c'est-

à-dire que, pour chaque groupe de 24 bits de données binaires transmis à la ligne, un vingt-cinquième bit est

ajouté afin que le mot à 25 bits possède une parité paire.

Le bit de parité est utilisé pour le réglage de la parité de chaque bloc à (n + 1) bits Dans le détecteur connu représenté sur la figure 1, des données 1 de non retour à zéro (NRZ) et des signaux d'horloge 2 sont ajoutés en 3 afin qu'ils forment des impulsions avec retour à zéro (RZ), et un compteur 4 de division par deux (bascule) commute à chaque marque de parité reçue (ou dans une variante à chaque espace reçu) Si les blocs à (n + 1) bits sont codés afin qu'ils possèdent une parité paire, en cas d'absence d'erreur, le signal de sortie du compteur 4 est dans le même état juste après chaque bit de parité Dans le cas d'une violation de parité paire dans un bloc, soit par un

nombre impair d'erreurs, soit par utilisation intention-

nelle du bit de parité pour que le bloc possède une parité impaire, le signal de sortie du compteur 4 juste après le

bit de parité a un état opposé à celui qui suit immédiate-

ment le bit précédent de parité et le signal du compteur continue à prendre ce nouvel état après chaque bloc suivant

de parité paire.

Le signal de sortie du compteur binaire 4 a trois composantes, d'abord, une composante aléatoire due aux données brouillées qui, aux faibles fréquences l< fo/4, fo étant la fréquence de chiffres de la ligne (fréquence de bits)l, a une densité spectrale en puissance sensiblement plate, deuxièmement une composante en courant continu due au bit de parité, et troisièmement un spectre de ligne qui est aussi dû au bit de parité L'information contenue dans le bit de parité, qu'il s'agisse d'erreurs de ligne ou d'un canal de données à faible vitesse, peut être séparée du bruit de fond par des filtres passe-bas et passe-bande 7 et respectivement Les erreurs de la ligne sont détectées par un changement de niveau en courant continu dans le

détecteur 7 a.

Une difficulté pratique présentée par une telle disposition est que la polarisation produite est réduite et nécessite des amplificateurs en courant continu ayant de faibles décalages et de faibles vitesses de dérive avec la température et le vieillissement Un autre inconvénient est que, pour les taux élevés d'erreurs, les changements de polarisation deviennent trop rapides pour passer dans le

filtre passe-bas si bien que la polarisation devient nulle.

Le niveau de bruit qui est présent (l'énergie dans la largeur de bande du filtre) est faible et un très petit décalage empêche le recoupement du niveau de seuil du compteur si bien qu'aucune erreur n'est détectée dans ce cas Ainsi, pour des rapports d'erreurs de bits élevés, le détecteur d'erreurs ne peut pas indiquer de manière fiable

s'il existe effectivement des erreurs.

Un procédé permettant la création d'un canal de

données à faible vitesse comprend la violation intention-

nelle de la parité paire à une fréquence fixe Un canal de

signalisation à faible vitesse est ainsi créé par commuta-

tion de la fréquence par tout ou rien et par détection au niveau d'un répéteur par un filtre convenable accordé sur la fréquence et, par exemple, un démodulateur 6 (détecteur

d'enveloppe) En d'autres termes, des violations pério-

diques du bit de parité à une faible fréquence donnent une tonalité qui peut être utilisée comme porteuse pour les

commandes de surveillance.

Une modification destinée à augmenter l'indication

d'un rapport élevé d'erreurs de bits comprend la superposi-

tion d'une forme d'onde triangulaire au signal d'entrée du

détecteur de niveau afin que, pour des taux élevés d'er-

reurs, la forme d'onde triangulaire donne des recoupements du seuil, alors que, pour des rapports d'erreurs de bits faibles ou nuls, le décalage de la polarisation écarte la forme d'onde triangulaire du seuil Une forme d'onde

triangulaire particulière qui a été mise au point corres-

pond au quart de la variation de polarisation Cependant, le fonctionnement de cette modification ne peut pas être garanti dans toutes les conditions de rapport d'erreurs de

bits dans certains régénérateurs, car des décalages inex-

pliqués ont été créés pour des rapports d'erreurs de bits très élevés, par exemple dans le cas d'une fibre rompue et d'absence de lumière, si bien que la forme d'onde triangulaire n'a pas dépassé le seuil et aucune indication

d'erreur n'a été donnée.

Dans un premier aspect, l'invention concerne un ensemble de détection d'erreurs destiné à un système à ligne de transmission numérique par lequel des signaux à disparité cumulée constante sont transmis, comprenant, au niveau d'un émetteur, un dispositif destiné à modifier les signaux à transmettre à certains intervalles de manière que les signaux transmis soient sous forme de signaux à N bits plus un bit de parité et contiennent des signaux spéciaux dont les valeurs reflètent la parité des événements sous

forme de signaux numériques prédéterminés dans les inter-

valles immédiatement précédents, les signaux spéciaux eux-

mêmes ayant des valeurs qui conservent la disparité cumulée constante globale des signaux émis, un dispositif de comptage, à un point ultérieur du système, des événements des signaux numériques prédéterminés dans les signaux transmis, et un dispositif de détermination d'un changement des spectres de ligne à fo/2 (n + 1) ou fo/(n + 1), fo étant

la fréquence de chiffres de ligne, à la sortie du dispo-

sitif de comptage.

Dans un autre aspect, l'invention concerne un procédé de surveillance de répéteurs optiques en cours de fonctionnement, dans lequel le spectre de ligne produit par division modulo 2 est utilisé pour la détection d'erreurs ou la validation des signaux ou la formation d'un canal de signalisation au niveau d'un répéteur optique incorporé à

une ligne comportant de tels répéteurs.

D'autres caractéristiques et avantages de l'inven-

tion ressortiront mieux de la description qui va suivre,

faite en référence aux dessins annexés sur lesquels: la figure 1, déjà décrite, représente un diagramme synoptique d'un détecteur connu;

la figure 2 représente un premier mode de réalisa-

tion de l'invention qui constitue un perfectionnement du détecteur d'erreurs décrit en référence à la figure 1; et la figure 3 représente un autre mode de réalisation de détecteur d'erreurs selon l'invention sous forme d'un

diagramme synoptique.

On décrit maintenant le détecteur d'erreurs de la figure 2 Comme indiqué précédemment, à la sortie du compteur 4, une composante à une fréquence de bits divisée par (n + 1) doit être présente, étant donné que le (n + l)ième bit est toujours au même état, dans l'hypothèse de l'absence d'erreur Cette fréquence peut être extraite du bruit aléatoire d'un courant de données aléatoires par un filtre passe-bande 5, puis redressée par un détecteur 6 d'enveloppe afin qu'un signal permanent en courant continu

soit obtenu.

En présence d'une erreur unique, l'état du (n + l)ième bit est inversé (équivalant à un déphasage de 1800) et les (n + 1) bits suivants restent inversés Etant donné la mémoire du filtre 5, le signal de sortie doit décroître jusqu'à une valeur nulle et être alors récupéré,

le temps nécessaire dépendant de la largeur de bande.

Ainsi, chaque erreur isolée produit une interruption dans le signal transmis par le filtre 5 Grâce à l'utilisation d'un détecteur drenveloppe 6, ces interruptions peuvent

être mises sous forme d'impulsions (plus ou moins confor-

mées) transmises en 10 permettant le comptage d'erreurs par un compteur (non représenté) Lors de l'utilisation d'une parité impaire (signaux inversés de ligne ou lors de l'utilisation de signaux de ligne codés à parité impaire), la fréquence du compteur binaire est divisée par deux car les (n + 1) bits qui alternent sont inversés Comme dans le cas d'un détecteur de parité paire, les (n + 1) bits suivants, après une erreur, sont inversés par rapport à leur état avant l'erreur Le filtre passe-bande 5 est centré sur fo/(n + 1) pour une parité paire et sur

fo/2 (n + 1) pour la parité impaire.

Lorsque le rapport d'erreurs de bits augmente, la fréquence des interruptions augmente Ces interruptions (décalage de 1800) redistribuent l'énergie du signal à distance de la fréquence de bits divisée par (n + 1), équivalant à une modulation de la phase d'une porteuse de manière aléatoire de 180 Le niveau du signal transmis par le filtre 5 diminue donc lorsque l'énergie est transférée de la porteuse aux bandes latérales et le filtre rejette ces bandes latérales Lorsque le taux d'erreurs de bits

s'élève encore plus, les impulsions du détecteur d'enve-

loppe 6 se rejoignent et le signal moyen en courant continu diminue jusqu'à ce que finalement seul le bruit résiduel

redressé du courant aléatoire de bits reste.

Ainsi, le signal de sortie du détecteur d'enveloppe

6 a des composantes alternative et continue Ces compo-

santes peuvent être utilisées d'un certain nombre de

manières Les composantes alternative et continue trans-

mises ensemble en 10 constituent une source d'impulsions qui, lorsqu'elles sont transmises à un compteur, permettent le comptage des erreurs du signal de ligne La composante continue, en 11, après le filtre passe-bas 7, est contrôlée par le rapport moyen d'erreurs de bits et donne un signal

analogique de ce rapport La comparaison de cette compo-

sante en courant continu à une tension de référence 8 en courant continu dans un comparateur 9 (dispositif à seuil) permet la transmission d'un signal en 12, ce signal pouvant être commuté par injection ou non d'erreurs suffisantes pour que le rapport de seuil X soit recoupé (par exemple " 1 pour un rapport d'erreurs de bits inférieur à X et "o" pour un rapport supérieur à X) Cette disposition peut être utilisée pour la formation d'un canal de signalisation ou d'un organe de validation de signaux comme décrit dans la suite en référence à la figure 3 Le dispositif à seuil

peut par exemple donner un signal binaire de sortie corres-

pondant à l'absence d'erreurs lou à un faible rapport d'erreurs de bits inférieur à 1 10 l ou à un taux élevé d'erreurs lpseudo-erreurs ayant un taux d'erreurs de bits

supérieur à 1 10 3 l pouvant être utilisé pour la signalisa-

tion Il faut noter que le compteur peut être commuté à l'arrêt par le côté de l'émetteur du système par changement du codage de parité au niveau de l'émetteur entre les parités paire et impaire Si le compteur est réglé afin qu'il compte la parité impaire, la commutation à la parité

paire commute le compteur à l'arrêt et inversement.

Pour que le détecteur d'enveloppe ne dégrade pas le rapport signalsur-bruit, ce rapport à l'entrée doit dépasser 20 d B et il a alors des performances analogues à celles d'un détecteur synchrone Il faut noter que la largeur de bande du détecteur doit être très supérieure à celle du filtre pour que le signal de sortie du détecteur ne soit pas lissé On décrit maintenant le calcul du rapport signal-sur- bruit pour le filtre passe-bande 5 de la

figure 2.

La puissance de bruit due aux signaux binaires

aléatoires de non retour à zéro aux fréquences très infé-

rieures à la fréquence de bruit est puissance de bruit = BWln/(n + 1)l 2/( 2 f) puissance de crête des signaux = 1/(n + 1)2 en watts, f étant la fréquence de bits, N le nombre de bits qui établissent le bit de parité, et BW la largeur de bande du filtre Le rapport signal-sur-bruit, qui est le rapport du signal de crête au bruit, est égal à 29,4 d B pour n = 24, f = 2,6 G Hz, BW = 10 400 Hz, la détection de parité impaire supposant des impulsions à 1 V entre crêtes dans une impédance de 1 Q. Dans le cas d'un système défectueux de transmission, certains répéteurs peuvent créer des salves parasites

d'impulsions à basses fréquences qui peuvent être interpré-

tées comme des messages erronés et lorsque plusieurs canaux correspondants ( 18 sur la figure 3) sont connectés à un bus de données ( 16 sur la figure 3), les salves parasites peuvent perturber les données véritables provenant des autres canaux Un procédé de vérification du fait que le signal reçu est un signal véritable (organe de validation de signaux), parce qu'il contient l'information de parité, est maintenant décrit en référence à la figure 3 Les bits

de parité (lorsqu'ils sont présents) apparaissent réguliè-

rement si bien que, en mode de détection d'erreurs, lorsque

le bit de parité paire est utilisé, il existe une compo-

sante de fréquence (composante de spectre de ligne) dans le signal de sortie du compteur 4 à la fréquence fo/(n + 1), fo étant la fréquence de chiffres de la ligne (fréquence de bits) qui donne un état logique élevé (" 1 ") en 12 Ceci

maintient à l'état élevé un circuit monostable redéclen-

chable 13 qui met le commutateur 14 à la position fermée de

"passage" Si le rapport d'erreurs de bits devient supé-

rieur au niveau de seuil ou si le bit de parité manque (rupture du trajet optique), le comparateur 9 de sortie passe au niveau logique " O " et oblige le circuit monostable redéclenchable 13 à prendre le niveau logique "" lui aussi après sa période de retard, si bien que le commutateur 14 est ouvert De cette manière, aucun signal ne peut atteindre le bus 16 par ce canal 18 De même, s'il existe une parité impaire, il existe une composante de spectre de ligne à la fréquence fo/2 (n + 1), et le circuit travaille

de manière correspondante.

Lorsque la signalisation commence à l'aide des violations du bit de parité à une fréquence 2 fs, le filtre passe-bande 15 qui est accordé sur la fréquence fs transmet cette fréquence créée par la bascule 4 au commutateur 14 afin qu'elle soit transmise par le bus 16 Les violations du bit de parité décalent la puissance due au bit de parité dans la bande d'arrêt du filtre 5 si bien que le signal de sortie du comparateur 9 change d'état et passe au niveau

logique "O" Après la période de retard du circuit mono-

stable 13, son signal de sortie change d'état et le commu-

tateur 14 s'ouvre, si bien que le signal du filtre 15 ne peut plus atteindre le bus 16 par la ligne 17 Le retard du circuit monostable 13 est légèrement supérieur au temps nécessaire à la transmission d'un message de surveillance et supprime la nécessité de l'utilisation d'une fréquence

fs si faible qu'elle ne puisse pas faire passer la puis-

sance du bit de parité dans la bande d'arrêt du filtre 5.

Comme on peut le noter d'après la description qui

précède, l'invention concerne donc un procédé de détection d'erreurs à partir du spectre de la ligne, produit par le

bit de parité, et elle concerne aussi un système de sur-

veillance de répéteur optique en cours d'utilisation qui met en oeuvre le spectre de la ligne, produit par le bit de

parité, après division modulo 2 pour la détection d'erreurs, de validation des signaux et de formation d'un canal de signalisation au niveau d'un répéteur optique10 incorporé à une ligne munie de répéteurs.

Le procédé de détection d'erreurs selon la présente invention, qui repose sur le spectre de ligne, produit par le bit de parité plutôt que par la composante en courant

continu comme dans la technique antérieure, permet l'obten-

tion d'informations d'erreurs pour des rapports d'erreurs de bits plus élevés que lors de l'utilisation du procédé de

la technique antérieure.

Claims (7)

REVENDICATIONS

1 Ensemble de détection d'erreurs destiné à un système à ligne de transmission numérique par lequel des signaux à disparité cumulée constante sont transmis, caractérisé en ce qu'il comprend, au niveau d'un émetteur, un dispositif destiné à modifier les signaux à transmettre à certains intervalles de manière que les signaux transmis soient sous forme de signaux à N bits plus un bit de parité et contiennent des signaux spéciaux dont les valeurs reflètent la parité des événements sous forme de signaux numériques prédéterminés dans les intervalles immédiatement précédents, les signaux spéciaux eux-mêmes ayant des valeurs qui conservent la disparité cumulée constante globale des signaux émis, un dispositif ( 4) de comptage, à un point ultérieur du système, des événements des signaux numériques prédéterminés dans les signaux transmis, et un dispositif ( 5, 6) de détermination d'un changement des spectres de ligne à fo/2 (n + 1) ou fo/(n + 1), fo étant la fréquence de chiffres de ligne, à la sortie du dispositif

de comptage.

2 Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de détermination comporte un filtre passe-bande ( 5) centré sur la fréquence fo/2 (n + 1) ou fo/(n + 1) et suivi par un détecteur d'enveloppe ( 6), la forme d'onde de sortie du détecteur d'enveloppe contenant une impulsion respective pour chaque erreur, les impulsions

pouvant être comptées par le dispositif de comptage.

3 Ensemble selon la revendication 2, caractérisé en ce que la forme d'onde de sortie du détecteur d'enveloppe ( 6) est appliquée à un filtre passe-bas ( 7) si bien que le signal moyen obtenu en courant continu correspond à une

mesure analogique du taux d'erreurs.

4 Ensemble selon la revendication 2, caractérisé en ce que la forme d'onde de sortie du détecteur d'enveloppe ( 6) est appliquée à un filtre passe-bas ( 7) de manière qu'un signal moyen en courant continu soit obtenu, ce signal étant appliqué à un dispositif à seuil qui a un signal de sortie lorsque le rapport d'erreurs de bits

dépasse un taux prédéterminé d'erreurs.

Ensemble selon la revendication 4, caractérisé en ce que le dispositif à seuil ( 9) transmet un signal binaire de sortie correspondant à l'absence d'erreur lou à un faible rapport d'erreurs de bits inférieur à 1 10 l ou à un taux élevé d'erreurs lpseudo-erreurs pour un taux d'erreurs de bits de 1 10 3 l qui peut être utilisé pour la signalisation. 6 Ensemble selon la revendication 4, caractérisé en ce que le signal de sortie du détecteur à seuil ( 9) est utilisé pour la transmission d'un signal de validation permettant la signalisation, cette signalisation utilisant le contenu à basses fréquences du signal de sortie du

dispositif de comptage.

7 Ensemble selon la revendication 6, caractérisé en ce que le signal de sortie du dispositif de comptage ( 4) est appliqué à un second filtre passe-bande ( 15) centré à la moitié de la fréquence des violations du bit de parité utilisé pour la signalisation, le signal de sortie du second filtre passe-bande étant appliqué à un commutateur ( 14) qui est commandé par le signal de sortie du dispositif

à seuil, et ce signal de sortie est transmis par le commu-

tateur afin qu'il assure la signalisation, lorsqu'il est

validé.

8 Ensemble selon la revendication 7, caractérisé en ce que le signal de sortie du détecteur à seuil ( 9) est appliqué à un circuit monostable redéclenchable ( 13) qui

est utilisé pour la commande du commutateur ( 14).

9 Ensemble selon la revendication 2, caractérisé en ce que le dispositif de comptage est commuté de l'émetteur par changement du codage de parité au niveau de l'émetteur

entre les parités paire et impaire.

Procédé de surveillance de répéteur optique en cours d'utilisation, caractérisé en ce que le spectre de ligne produit par division modulo 2 est utilisé pour la détection d'erreurs ou la validation des signaux ou la formation d'un canal de signalisation au niveau d'un

répéteur optique incorporé à la ligne munie de répéteurs.