Brevet FR2494528A1 — publié le 19820521

La présente invention concerne des configurations de réseau qui sont destinées à procurer un service de transmission utilisable en dépit de l'interruption complète d'une ou de plusieurs liaisons de transmission. Le moyen habituel pour assurer la continuité du service dans le cas de l'interruption d'une liaison de transmission consiste à employer des liaisons de transmission en réserve. Bien qu'une liaison de réserve puisse etre établie pour plusieurs liaisons acti- ves, cette pratique n'apporte pas une solution dans le cas d'une configuration de transmission ayant un intérêt potentiel lorsqu'on utilise les fibres optiques. Par exemple, il peut être économiquement avantageux de traiter deux fibres, ou plus, comme un seul ensemble, en les incorporant dans un réseau à structure en bande et en les accouplant à des répéteurs au moyen d'un seul connecteur enfichable. On peut fabriquer les détecteurs, les diodes électroluminescentes et les lasers sous forme de réseaux sur des puces uniques de semi- conducteurs, et on peut réaliser sur une seule puce les circuits électroniques pour plusieurs répéteurs. Lorsque l'un quelconque de ces éléments nécessite une opération de maintenance, toutes les liaisons de transmission qui passent par la structure en bande uni- que sont interrompues. Il est donc fortement souhaitable de con ce- voir la transmission de façon à pouvoir maintenir une transmission utilisable (mais un peu dégradée) lorsqu'une liaison est interrompue Mie serait-ce que pour quelques secondes). Dans un système de transmission à sécurité de service conforme à l'invention, l'information contenue dans un ou plusieurs signaux d'entrée est codée en un ensemble de signaux codés de façon que l'information relative à chaque signal d'entrée soit incorporée dans au moins deux signaux codés. Chaque signal codé est ensuite transmis par une liaison différente parmi un ensemble de liaisons de transmission, vers un décodeur qui récupère les signaux d'ori- gine. Un avantage de l'invention consiste en ce qu'en acceptant temporairement soit une réduction de rapport signal/bruit, soit une réduction de largeur de bande, le service n'est pas interrompu, minme lorsque l'une des liaisons de transmission devient complètement inutilisable. Un avantage supplémentaire de l'invention consiste en ce qu'elle ne nécessite pas de liaisons de transmission en réserve,qui sont des liaisons improductives. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la des- cription qui va suivre de modes de réalisation et en se référant aux dessins annexés sur lesquels: La figure 1 représente un système de transmission à sé- curité de service conforme à l'invention; La figure 2 montre un premier mode de réalisation d'un codeur destiné à la mise en oeuvre de l'invention; La figure 3 montre le fonctionnement du codeur de la fi- gure 2; La figure 4 montre un décodeur qui est destiné à récupé- rer 1 es signaux codés par le codeur de la figure 2; La figure 5 montre un codeur destiné à coder trois si- geaux; La figure 6 montre un codeur destiné à coder des signaux numé riques; Les figures 7, 8, 9, 10 et il montrent le fonctionnement du codeur de la figure 6; La figure 12 montre un décodeur destiné à ttre utilisé avec le codeur de la figure 6; et Les figures 13, 14 et 15 montrent d'autres configurations de codage et de décodage. On se reportera maintenant aux dessins sur lesquels la figure 1 représente un système de transmission 10 conforme à l'in- vention qui comprend un codeur 11 et un décodeur 12 qui sont inter- connectés au moyen de m liaisons de transmission indépendantes 13.1, 13.2. .13.m. Un ensemble de n signaux d'entrée S1, S2;..DTD: Sn, en désignant par n un entier égal ou supérieur à un, est appli- qué au codeur il qui produit m signaux codés si, s2.... sm, en dé- signant par m un entier égal ou supérieur à deux. Chaque signal codé est transmis par une liaison de transmission différente vers le décodeur 12 qui récupère les signaux d'origine S1, S2 **.... Sn. Pour faire en sorte que l'information contenue dans cha- signal d'entrée puisse être récupérée, malgré une panne complète de l'une des liaisons de transmission, le codage qu'effectue le co- deur 11 est tel que l'information concernant chaque signal d'entrée est incorporée dans deux au moins des signaux codés. Ainsi, le service n'est pas complètement interrompu, mème lorsqu'une liaison de trans- mission tombe en panne. Ce principe est illustré pour le cas simple dans lequel un signal d'entrée est codé de la manière qui est représen- tée sur les figures 2 et 3 et est transmis par deux liaisons séparées. Dans le codeur qui est représenté sur la figure 2, un seul signal d'en- trée S1 de largeur de bande B est échantillonné à une cadence d'au moins 2B fois par seconde. Cependant, on effectue l'échantillonnage au moyen de deux jeux séparés d'impulsions d'horloge 1 et 2, de façon à produire deux trains d'impulsions séparés s et s2 qui sont séparés dans le temps de 1/2B seconde. Le premier train d'impulsions s1 est généré lorsque l'horloge 1 valide une première porte ET 20 du codeur. Le second train d'impulsions s2 est généré lorsque l'horloge 2 valide une seconde porte ET 21. Le processus d'échantillonnage est repré- senté sur la figure 3 qui montre un signal d'entrée S1 et les échantil- lons résultants qui forment les signaux s 1et s2. Ces signaux peuvent être transmis directement par une paire de liaisons de transmission 13.1 et 13.2 o ils peuvent être soumis à un codage supplémentaire pour donner des signaux binaires, avant la transmission. Dans un sys- tème à signaux porteurs, on utilise les signaux d'échantillon pour mo- duler un signal porteur avant la transmission. Quelle que soit la forme sous laquelle le signal codé est transmis, les informations contenues dans chacun des signaux s1 et S2sont récupérées par le décodeur aux extrémités de sortie des liai- sons de transmission et elles sont additionnées ensemble pour recons- tituer le signal d'entrée d'origine S 1 La figure 4 montre un décodeur qui comprend un additionneur 40 et un filtre passe-bas 41 de largeur de bande B. Si, à un moment quelconque pendant la transmission des signaux 1 et 52' l'une des liaisons tombe en panne, un train de bits est p erdu. Ceci réduit de moitié la largeur de bande du signal récu- péré. Lorsque ceci se produit, on réduit avantageusement par un facteur de deux la largeur de bande du filtre passe-bas 41, au déco- deur. On peut réaliser une amélioration supplémentaire si on réduit également, simultanément, par un facteur de deux la largeur de bande du signal à transmettre (c'est-à-dire S1). Bien que la configuration décrite ci-dessus illustre les prin- cipes de l'invention, on voit que ce n'est pas la plus efficace. Par exemple, elle utilise deux liaisons de transmission pour émettre un seul signal et perd la moitié de l'information lorsqu'une liaison est interrompue. On peut éviter ces défauts en codant davantage de si- gnaux d'entrée et en émettant les parties codées sur davantage de liaisons, comme le montre la figure 5. Dans cette configuration, trois signaux d'entrée sont échantillonnés par trois trains d'impul- sions d'horloge 1, 2 et 3, décalés dans le temps les uns par rapport aux autres, -et ils sont multiplexés pour être transmis sur trois liai- sons séparées. Ainsi, un train d'impulsions d'échantillons du signal S1, associé à l'horloge 1, est combiné avec un train d'impulsions d'échantillons du signal S2 associé à l'horloge 2, et avec un train d'impulsions d'échantillons du signal S3 associé à l'horloge 3, pour former le signal codé si. De façon similaire, on combine des échan- tillons appropriés des signaux S 12 S2 et S33 de la manière représen- tée, pour former des signaux codés et s3. Ainsi, bien qu'on utilise trois liaisons de transmission, elles transmettent trois signaux d'en- trée. En outre, si une liaison est mise hors service, on ne perd qu'un tiers des échantillons. On peut réduire l'effet de cette perte en faisant en sorte que le décodeur "emplisse" le trou laissé par un échantillon manquant,en utilisant l'amplitude l'échantillon qui corres- pond à la valeur précédente, si un ensemble d'échantillons est man- quant pendant plus d'un instant d'échantillonnage. Selon une variante, le déc odeur peut "deviner" l'échantillon manquant en faisant la moyen- ne d'un échantillon précédent et d'un échantillon suivant, pour donner l'échantillon manquant.^ Lorsque le signal à transmettre est de nature numérique, il est important de ne pas perdre un nombre important de chiffres. Un compromis de performances qu'on peut imposer au système pour un fonctionnement numérique à sécurité de service consiste en un rapport signal /bruit réduit pendant la condition de "dérangement" temporaire Ceci nécessite évidemment que le système soit conçu de façon à fonc- tionner avec un rapport signal/bruit supérieur au minimum pendant le fonctionnement normal de la transmission. On va maintenant considérer la figure 6 qui représente une configuration de codeur 60 destinée au fonctionnement numérique à sécurité de service. Pour les besoins de l'explication, on considère que ce codeur est destiné à coder deux signaux d'entrée synchro- nisés S1 et S2 ayant la m!eme cadence de baud. Le codeur com- prend une paire de circuits d'échantillonnage 61 et 62 qui échantillonnent les signaux d'entrée S1 et S2 à des inter- valles définis par des impulsions d'horloge respectives 1 et 2 qui proviennent d'une source d'horloge 63. Les signaux de sortie S -et S2 qui proviennent des circuits d'échantillon- nage sont additionnés ensemble dans un circuit de sommation 64 et le signal combiné S'1 + S'2 est appliqué à chacune des deux liaisons de transmission 13.1 et 13.2 (c'est-à-dire qu'on a: sî=s2=S 1+S 2) Les figures 7, 8, 9, 10 et 11 montrent le traite- ment de signal qu'effectue le codeur. En supposant que le signal S1 soit celui représenté sur la figure 7, l'horloge 1 échantillonne la première moitié de chaque intervalle de temps et génère un signal de sortie ayant la moitié de la largeur d'impulsion. Ainsi, le signal S'1, représenté sur la figure 8, est le même que le signal S 1' à l'exception du fait que chaque impulsion de sortie a une largeur d'impul- sion t/2, ou la moitié de la largeur des impulsions corres- pondantes présentes dans le signal S i De façon similaire, l'horloge 2 échantillonne le signal S2' de la manière repré- sentée sur la figure 9. Cependant, l'horloge 2 est retardée d'un demiintervalle de temps par rapport à l'horloge 1, ce qui fait qu'elle échantillonne la seconde moitié de chaque intervalle de temps, de façon à produire le signal de sortie S'2 qui est représenté sur la figure 10. Les signaux S' et S' sont ensuite ajoutés pour obtenir le signal combiné qui est représenté sur la figure 11. Ce train d'impulsions à cadence supérieure est acheminé par deux liaisons de trans- mission indépendantes vers un décodeur qui récupère les signaux d'origine. La figure 12 montre un exemple de décodeur 70 des- tiné à être utilisé avec le codeur 60. Dans cette configura- tion, les trains d'impulsions séparés si et s2 sont combinés dans un réseau de sommation 71 pour améliorer le rapport signal/bruit, et ils sont régénérés facultativement dans un régénérateur 72. Les signaux combinés sont ensuite séparés au moyen de portes ET 73 et 74 qui sont validées par des trains d'impulsions d'horloge 1 et 2, qui ont une phase relative appropriée et qui sont synchronisés avec les trains d'impulsions d'échantillons S'i et SI 2 Les signaux numéri- ques S1 et S. ayant la largeur d'origine sont reconstitués au moyen de générateurs d'impulsions 75 et 76. Lorsqu'une liaison de transmission est interrom- pue, le rapport signal/bruit au niveau du régénérateur dimi- nue. Cependant, tant qu'il demeure supérieur au minimum pour lequel le régénérateur est conçu, les deux signaux d'entrée sont aisément récupérés. La figure 13 montre une autre technique de codage pour une transmission à sécurité de service, dans laquelle des signaux numériques sont incorporés dans un train d'impul- sions à plusieurs niveaux, à la même cadence de baud, pour être transmis sur deux liaisons de transmission, ou plus. A titre d'exemple, deux signaux d'entrée S1 et S2 sont incor- porés dans un train d'impulsions de sortie pour être trans- mis sur deux liaisons. On peut cependant utiliser un plus grand nombre de trains d'entrée binaires ou à plusieurs ni- veaux, avec un nombre de niveaux supérieur, de façon corres- pondante, dans le train d'impulsions de sortie à plusieurs niveaux. En outre, on peut émettre le train de sortie sur plus de deux liaisons, pour avoir un meilleur rapport signal/ bruit au récepteur pendant une condition de panne. Dans le mode de réalisation qui est considéré à titre d'exemple, le codeur comporte trois portes ET 80, 81 et 82, une porte OU-EXCLUSIF 83 et un additionneur 84. La matrice de codage résultante est donnée dans le tableau I. Tableau I S2 Etat actif Etat inactif Etat actif 1,5 0,5 S1 Etat inactif -1,5 -0,5 Lorsque le signal Si est à l'état actif et le signal S2 est à l'état inactif, la porte 80 est validée tandis que les portes 81 et 82 sont invalidées, ce qui fait que l'addi- tionneur 84 reçoit un signal égal à l'unité et un signal égal à 0,5 unité, et il produit un signal de sortie s1=s2=0,5. Inversement, lorsque le signal S2 est à l'état actif et le signal S1 à l'état inactif, la porte 80 est in- validée tandis que les portes 81, 82 et 83 sont validées, ce qui produit un signal de sortie égal à -1,5 unité. De façon similaire, un état actif pour les deux signaux produit un signal de. 1,5 unité, tandis qu'un état inactif pour les deux signaux produit un signal de -0,5 unité. On notera sur le tableau I qu'indépendamment de l'état du signal S2 (c'est-à-dire l'état actif ou inactif), le.signal codé est supérieur à zéro lorsque S est à l'état i actif et il est inférieur à zéro lorsque S1 est à l'état inactif. De façon similaire, indépendamment de l'état de si, la valeur absolue du signal codé est supérieure à l'uni- té lorsque S2 est à l'état actif, et inférieure à l'unité lorsque S2 est à l'état inactif. Ainsi, un décodeur peut se présenter de la manière indiquée sur la figure 14, et il peut comprendre des moyens 90 destinés à combiner les deux signaux transmis identiques si et s2' et une paire de cir- cuits de décision 92 et 93. Pour récupérer le signal Si, les décisions de décodage pour le circuit de décision 92 sont celles indiquées ci-dessus. Ainsi, S1 est à l'état actif lorsque le signal de sortie R de l'additionneur 90 est supé- rieur à 0. Il est à l'état inactif lorsque R pérer le signal S2, le circuit de décision 93 examine la valeur absolue de R, de façon à produire un signal de sortie correspond à l'état actif lorsque IRI >1, et un signal de sortie correspondant à l'état inactif lorsque IRI 41. Dans le cas d'une panne dans l'une des voies de transmission, le niveau du signal R est réduit de moitié. Bien que ceci n'affecte pas le fonctionnement du circuit de décision 92, il est néanmoins nécessaire de changer la réfé- rence de décision du circuit de décision 93. Ceci peut être réalisé au moyen d'un détecteur de niveau 95 qui détecte ce changement et qui produit un signal approprié de changement de seuil destiné à changer le niveau de référence de déci- sion dans le circuit 93. Selon une variante, on peut emplo- yer un dispositif à commande automatique de gain pour main- tenir à un niveau constant le signal d'entrée appliqué au circuit 93. La figure 15 montre encore une autre configura- tion de codage et de décodage dans laquelle les valeurs de l'état actif pour les deux signaux d'entrée sont différen- tes. Par exemple, dans le train d'impulsions S1, la valeur de l'état actif est A, et la valeur de l'état inactif est 0. Dans le train d'impulsions S2, la valeur de l'état actif est B et la valeur de l'état inactif est 0. Au niveau du codeur, les signaux S1 et S2 sont additionnés dans l'addi- tionneur 100 pour former un premier signal codé si, et ils sont soustraits dans un circuit de calcul de différence 101 pour former un second signal codé s 2 Les signaux résul- tants s1 et s2 sont ceux qui sont donnés par les tableaux II et III. Tableau II Signal si S2 Etat actif Etat inactif Etat actif A+B A S1 Etat inactif B 0 Tableau III - Signal s2 S2 Etat actif Etat inactif Etat actif A-B A s1 Etat Inactif B 0 Au niveau du décodeur, les signaux reçus s et s2 sont additionnés dans un second additionneur 102 pour produi- re un troisième signal u( et ils sont soustraits dans un second circuit de calcul de différence 103 pour produire un quatrième signal P,et ces signaux sont donnés respec- tivement par les tableaux IV et V. Tableau IV Signal k s2 Etat actif Etat inactif Etat actif 2A 2A s1 Etat inactif 0 0 Tableau V Signal P s2 Etat actif Etat inactif Etat actif 2B 0 s Etat inactif 2B 0 Ainsi, lorsque les deux liaisons de transmis- sion fonctionnent normalement, le signal c( donne directe- ment le train de bits S1, et le signal A donne directement le train de bits S2. Si cependant l'une des liaisons est interrompue, chacun des signaux de sortie et S2, présente les valeurs indiquées par le tableau VI. Tableau VI Signal o S2 Etat actif Etat inactif Etat actif 1,5 1,0 S1 Etat inactif 0, 5 Pour ce cas considéré à titre d'exemple, ble de décision est la suivante: Si: O >0,75, S1 est à " 1,25; ou 0,25 l'état inactif. Ainsi, des circuits de décision appropriés 105 et 104, adaptés aux paramètres de signal particuliers, sont placés respectivement aux sorties de l'additionneur 102 et du circuit de calcul de différence 103, pour récupé- rer les trains de bits d'entrée S1 et S2. De façon similaire, le tableau VII concerne le cas dans lequel la liaison de transmission du signal s1 tombe en panne et dans lequel on utilise le signal s2 pour récu- pérer les signaux d'entrée S1 et S2. Tableau VII Signal j Etat actif Etat inactif Etat actif Etat inactif Si: p>0,75 -0,5 0,25 À p0,75 -0,25 et -0,25 S2= état inactif S1 = état actif S2 = état actif S1 = état actif S2 = état inactif S1 = état inactif S2 = état actif S1 = état inactif On vient de décrire un certain nombre de techniques de codage et de décodage particulières pour assurer une trans- la ta- S1 0,5 S2 il mission à sécurité de service, sans nécessiter l'utilisa- tion d'installations en réserve qui ne produisent aucun revenu dans les conditions normales. Conformément à l'in- vention, on réalise une transmission à sécurité de service en codant chaque signal d'entrée de façon que la totalité ou une partie de son information soit transmise sur au moins deux liaisons de transmission. Lorsque toutes les liaisons de transmission fonctionnent normalement, tous les signaux d'entrée sont aisément récupérés au récepteur. Lorsqu'une ou plusieurs liaisons de transmission tombent en panne, la largeur de bande ou le rapport signal/bruit peut être un peu dégradé, mais tous les signaux sont néanmoins récupérés. Il va de soi que de nombreuses modifications peu- vent être apportées au dispositif décrit et représenté, sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Système à sécurité de service (10) destiné à transmettre un ou plusieurs signaux d'entrée (S. S2... Sn) sur un ensemble de liaisons de transmission (13.1, 13.2... 13.m), caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (11) destinés à coder ces signaux (SI, S2...Sn) pour donner un ensemble de signaux codés (si, s 2....Sm), de façon que l'information concernant chaque signal soit incorporée dans deux au moins des signaux codés, chacun d'eux pouvant être transmis par une liaison de transmission différente de l'ensemble de liaisons de transmission (13.1, 13.2... 13.m). 2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de codage (11) comprennent: des moyens (50, 51, 52, 53) destinés à échantillonner chaque signal de l'ensemble de signaux d'entrée (SI, S 2 S3) de façon à produire un ensemble de trains d'impulsions de sortie d'échantillons (1, 2, 3) qui sont décalés dans le temps les uns par rapport aux autres; et des moyens destinés à mul- tiplexer un train d'impulsions de chaque signal d'entrée avec un train d'impulsions de chacun des autres signaux d'entrée, pour produire un ensemble de signaux codés (si, s2' 53), chacun d'eux contenant des échantillons de tous les signaux d'entrée. 3. Système selon la revendication 1,caractérisé en ce que les moyens de codage (11) comprennent: des moyens (61, 62, 63) destinés à échantillonner chaque signal de l'ensemble de signaux d'entrée (S1, S2) à différents ins- tants, pour produire un ensemble de trains d'impulsions d'échantillons (S'a, Si2); et des moyens (64) destinés à additionner ensemble les trains d'impulsions d'échantil- lons et à appliquer le signal de sortie de ces moyens d'addition à chaque liaison parmi un ensemble de liaisons de transmission (13.1, 13.2). 4. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de codage (11) comprennent: des moyens , 81, 82, 83, 84) destinés à coder les signaux d'entrée (Sie S2) en un train d'impulsions à plusieurs niveaux des- tiné à être transmis par l'ensemble de liaisons de trans- mission (13.1, 13.2). 5. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de codage (11) comprennent: des pre- miers moyens d'addition (100) destinés à additionner un premier signal d'entrée (S1) à un second signal d'entrée (S2) pour former un premier signal codé (si) destiné à être transmis par l'une des liaisons de transmission; et des premiers moyens de soustraction (101) destinés à soustraire le second signal d'entrée (S2) du premier signal d'entrée (S1) pour former un second signal codé (s2) destiné à être transmis par une seconde des liaisons de transmission. 6. Système à sécurité de service dans lequel un ou plusieurs signaux d'entrée (Si, S2,....Sn) sont codés en un ensemble de signaux codés (si, s 2....sn) pour être transmis sur un ensemble de liaisons de transmission (13.1, 13.2...13.m), caractérisé en ce qu'il comprend un décodeur (12) destiné à récupérer les signaux d'entrée (Si, lS2'. S n) à partir des signaux codés, le codage étant tel que l'information présente dans chacun des signaux d'entrée soibcontenue dans deux au moins des signaux codés. 7. Système selon la revendication 6, caractérisé en ce que le décodeur (12) comprend: des moyens (90) desti- nés à combiner les signaux (s, s2) sur l'ensemble de liai- sons de transmission (13.1, 13.2); et des circuits de déci- sion (92, 93) qui sont branchés à la sortie des moyens de combinaison (90) afin de récupérer les signaux d'entrée (Si s2)- 8. Système selon la revendication 5, comprenant un décodeur, caractérisé en ce que ce décodeur (12) com- prend: des seconds moyens d'addition (102) destinés à additionner les premier et second signaux codés (si, s 2 pour former un signal de somme ( D(); des seconds moyens de soustraction (103) destinés à soustraire le second si- gnal codé (s2) du premier signal codé (s1) pour former un signal de différence ( P); un premier circuit de décision (104) destiné à récupérer le premier signal d'entrée (S1) à partir du signal de somme (Oi); et un second circuit de décision (105) destiné à récupérer le second signal d'entrée (S2) à partir du signal de différence ( (3).