Perturbations simultanées

Nous avons vu dans les paragraphes 2.1 et 2.3 que les variations et fluctuations des perturbations électromagnétiques et de la fonction avaient des origines souvent communes : commutation d'interrupteurs, déclenchement d'appareils électriques, dispositifs de redressement de la tension secteur etc.

Si ces deux aspects (perturbation électromagnétique du canal et transmission du canal) ont étés traités individuellement, il est important de noter que les phénomènes (stationnaires / apériodiques / périodiques synchrones) qui modifient ces caractéristiques ont la même origine.

Des variations du canal électrique risquent donc de se produire simultanément en termes de bruit électromagnétique et de fonction de transfert.

Il est important de noter dans quelle mesure ces phénomènes peuvent être liés pour constater l'impact que peuvent avoir des variations simultanées sur une chaîne de transmission. Plus globalement, une approche de ces phénomènes simultanés est indispensable à la réalisation d'un modèle de canal (fonction de transfert et bruit) global.

2.4.1 Variation apériodique de la fonction de transfert lors de

l'apparition de bruit impulsif apériodique

Nous avons vu en partie 2.2.5.1 que la commutation d'un interrupteur allait provoquer l'apparition d'un bruit impulsif apériodique. Nous avons aussi vu en partie 2.3.5 que cette action allait entraîner une modification de la topologie du réseau et par conséquent une modification de la fonction de transfert.

En utilisant le même dispositif de mesure que celui de la figure 2.42 mais en paramétrant un niveau de déclenchement sur l'oscilloscope (trigger), il va être possible de détecter un bruit impulsif (le bruit s'ajoute en effet au signal émis par l'AWG). Évidemment, seuls les bruits impulsifs les plus importants pourront être détectés (les autres seront masqués par le signal blanc du générateur de signaux).

2.4 Perturbations simultanées

Une telle technique permet d'observer les variations de la fonction de transfert lorsque l'on détecte un bruit impulsif apériodique. C'est d'ailleurs en utilisant cette technique que nous avons pu observer les variations présentées sur la figure 2.44.

Nous avons montré dans [57] que sur 9 sites de mesures (soit 8482 enregistrements exploitables) que près de que 12 % des impulsions détectées s'accompagnaient d'une variation sensible de la fonction de transfert.

La figure 2.46 présente les résultats pour les 9 sites différents.

Figure 2.46 : Statistiques variations apériodiques simultanées sur 9 sites de mesure.

On constate que cette proportion varie entre 2 et 18% selon le site de mesure. La variation apériodique de la fonction de transfert est donc loin d'être un phénomène exceptionnel puisque plus d'un bruit impulsif sur 10 s'accompagne d'une variation de la fonction de transfert.

Le fait qu'un bruit impulsif s'accompagne ou non d'une variation de la fonction de transfert est particulièrement important dans la mesure où l'effet sur un système de communication sera radicalement différent. Dans le cas d'un bruit impulsif apériodique seul, les systèmes de correction d'erreurs et d'entrelacement pourront suffire pour assurer une correction des données affectées. Dans le pire des cas, des techniques de retransmission telles que l'ARQ (Automatic Repeat reQuest) pourront retransmettre l'information une fois que la perturbation sera terminée.

En revanche, si cette perturbation électromagnétique s'accompagne d'une variation de la fonction de transfert, des erreurs de transmission risquent de se produire jusqu'à la réestimation du canal par le modem. Les techniques de correction et de retransmission ne sont alors plus suffisantes pour assurer la bonne transmission du signal sur le réseau électrique.

Il faut noter que la spécification HomePlug AV prévoit que le récepteur puisse réclamer l'envoi d'une séquence d'estimation du canal à tout moment. Cette technique permet de faire une estimation du canal dès qu'une variation de la fonction de transfert est détectée et de renvoyer les données éventuellement erronées sans que l'utilisateur ne soit pénalisé.

En pratique, sur les modems HomePlug AV commercialisés, nous n'avons jamais pu observer de baisses sensibles de débits ou de perturbations particulières (pixellisations sur un service TV par exemple) suite à des variations apériodiques de la fonction de transfert du réseau électrique.

2.4.2 Variation périodique synchrone du bruit stationnaire et de

la fonction de transfert

Comme pour les phénomènes de variations apériodiques simultanées, nous avons vu que certains appareils causaient à la fois des variations périodiques synchrones de la fonction de transfert et du bruit stationnaire.

Il est évident que ces deux cas sont particulièrement liés, deux raisons peuvent être soulignées :

• D'une part, l'annexe VIII, qui montre le fonctionnement d'un redresseur, nous montre que l'état des diodes va influer sur l'impédance du modem (variation de la fonction de transfert) ainsi que sur le bruit émis par celui-ci (par exemple, le bruit d'un hacheur situé en aval du pont de diodes sera sensible que lorsque les diodes sont passantes).

• Une variation de la fonction de transfert entre émetteur et récepteur s'accompagne à priori d'une variation de la fonction de transfert entre les différents perturbateurs et le récepteur. Le niveau de bruit

2.4 Perturbations simultanées

stationnaire varie donc selon la fonction de transfert entre perturbateur et récepteur.

Ainsi, sur l'ensemble des sites où nous avons pu observer des variations périodiques synchrones de la fonction de transfert, nous avons aussi observé des variations périodiques synchrones du bruit stationnaire (l'inverse n'est cependant pas vrai).

Afin de mesurer l'ampleur de ces variations périodiques synchrones de la fonction de transfert, nous avons défini un outil simple : le VIV (Valeur

d'Indication de Variation périodique synchrone).

Pour chaque configuration, le VIV est défini à partir des étapes suivantes :

• Mesure de la fonction de transfert moyenne sur un cycle du 20 ms (50 Hz).

• Estimation de l'erreur quadratique moyenne pour chaque fragment temporel (symbole OFDM) pour chaque sous-porteuse.

• Moyenne des erreurs sur toutes les sous-porteuses et pour l'intégralité des cycles du courant alternatif.

Cette valeur donne par conséquent une bonne idée des variations qui peuvent survenir au cours d'un cycle du courant secteur. Afin de déterminer l'impact de ces variations sur la performance des systèmes actuels, nous avons comparé le débit de systèmes avec le VIV, pour 13 configurations différentes (branchement de perturbateurs sur différents liens électriques). Dans le tableau suivant, on peut comparer le VIV avec les débits IP de modems HomePlug 1.1 (Devolo 85) et

HomePlug AV (Devolo Dlan AV).

Pour chaque configuration, nous présentons sur le tableau 2.5 les variations du

Tableau 2.5 : Variations du VIV et des débits selon la configuration.

Cf. VIV HomePlug 1.1 HomePlug AV Value Var. Mb/s Var. Mb/s Var.

1 (ref.) 1.68 29 64 2 3.16 1.48 13 - 55 % 47 - 27 % 3 4.38 2.70 11 - 62 % 42 - 34 % 4 2.01 0.33 24 - 17 % 63 - 2 % 5 4.95 3.27 12 - 58 % 40 - 37 % 6 4.78 3.10 11 - 62 % 37 - 42 % 7 1.69 0.01 27 - 7 % 65 + 2 % 8 1.67 -0.01 28 - 3 % 61 - 5 % 9 1.73 0.05 28 - 3 % 64 0% 10 2.55 0.87 17 - 41 % 52 - 19 % 11 1.74 0.06 28 - 3 % 63 - 2 % 12 1.67 -0.01 29 0 % 65 + 2% 13 4.87 3.19 11 - 62 % 39 - 39 %

On constate sur ce tableau un lien très étroit entre l'augmentation du VIV et la baisse des débits sur les systèmes actuels.

Ce constat justifie 2 points :

• le VIV est un bon indicateur des variations périodiques synchrones.

• L'effet de ces variations est particulièrement sensible sur les systèmes actuellement commercialisés.

Une bonne méthode de lutte contre ces phénomènes serait de faire varier l'allocation binaire dans le temps. Cette méthode est proposée dans la spécification HomePlug AV mais ne semble pas être implémentée.