Brevet FR2627037A1 — publié le 19890811

Réseau optique à multiplexage temporel La présente invention concerne un réseau optique à multiplexage temporel. Un tel réseau est destiné à permettre à des capteurs de transmettre des informations sur un support de transmission commun vers une station de contr6le. Il s'applique à la conduite de processus industriels, dans la surveillance d'installations par la multiplication des échanges d'informations entre le processus et la salle de commande centralisée. Cette dernière comporte un générateur d'impulsions lumineuses dont la fréquence détermine la fréquence d'échantillonnage ou fréquence de prélèvement des informations. Ces impulsions sont transmises par une fibre optique à un coupleur optique passif à architecture de type étoile, situé à proximité du processus, et qui répartit les impulsions lumineuses précitées vers N capteurs; il récupère les impulsions modulées par les capteurs et les transmet par l'intermédiaire d'une fibre optique à la salle de commande centralisée qui comprend un détecteur, un amplificateur et un démultiplexeur. Selon un mode préféré, le fonctionnement du réseau est le mode de rétroréflexion o une seule fibre suffit à la transmission aller-retour des impulsions. On a alors un décalage temporel de 10 nanosecondes par mètre de fibre. Comme les liaisons entre le coupleur et les capteurs ont des longueurs voisines, il est nécessaire pour le multiplexage temporel d'insérer sur chacune des N voies de mesure une ligne à retard dont la longueur dépend de la largeur temporelle des impulsions et du nombre de voies N. Le retard temporel entre deux voies d'acquisition ne peut être inférieur à la largeur impulsionnelle T. La longueur unitaire de ligne à retard à fibre optique 1 nécessaire à la séparation de deux voies de o mesure est au moins égale à (T/10 ns) mètres. Pour N voies, la longueur totale de ligne à retard s'établit à N(N-1)/2 x 1. Avec N = 64 o et 1 = 5 m cette longueur totale est de 10 Km et apparaît prohibitive. Une longueur unitaire 1 de 5 m traduit déjà un débit binaire de 20 M o bits/s, débit important qu'il est possible d'augmenter mais au prix d'une complexité accrue de l'électronique d'acquisition. La présente invention a pour but d'éviter ces inconvénients et de -2-mettre en oeuvre un réseau à N voies (N = 64 par exemple) n'impliquant pas l'utilisation de lignes à retard de longueurs prohibitives. La présente invention a pour objet un réseau optique à multiplexage temporel destiné à connecter par l'intermédiaire de fibres optiques N capteurs d'informations, associés à un processus industriel et agissant sur N interrupteurs optiques, à une salle de commande centralisée comprenant un émetteur d'impulsions lumineuses, dont la fréquence détermine la fréquence de prélèvement des informations, et un récepteur des impulsions lumineuses modulées issues des N capteurs d'informations comportant un détecteur, un amplificateur et un démultiplexeur, ledit émetteur et ledit récepteur étant reliés aux N interrupteurs par un répartiteur à fibres optiques en étoile, caractérisé par le fait que ledit répartiteur comprend des coupleurs intermédiaires à 1+2 accès connectés respectivement à une pluralité de coupleurs à l+n accès, n étant un sous-multiple de N, et que chacune desdites fibres optiques sert à la transmission aller-retour des informations. La longueur totale L des lignes à retard à fibre optique insérées sur les N voies de mesure est égale. à N/2 x [n-i + (LogN-Logn)/Log x 1, 1 étant la longueur unitaire de ligne à retard nécessaire à la o séparation de deux voies de mesure. Selon un mode de réalisation préférentiel, N étant égal à 64, ledit répartiteur est relié par deux câbles optiques, dont l'un comporte une ligne à retard de longueur 32 1 0, respectivement à deux coupleurs intermédiaires à 1+2 accès dont l'un des deux accès est muni d'une ligne à retard de longueur 16 l1, ces deux coupleurs intermédiaires étant reliés chacun à deux coupleurs à 1+16 accès, dont 15 des 16 accès sont munis respectivement de lignes de retard de longueurs allant de 1 à o 1 o Lorsque les N voies de mesure sont localisées par exemple dans deux sites géographiques différents, il est possible de séparer les deux câbles optiques et leurs capteurs associés en deux sous ensembles. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront au cours de la description suivante de modes de réalisation donnés à titre illustratif mais nullement limitatif. Dans le dessin annexé - La figure 1 montre très schématiquement un exemple de répartiteur en 3étoile à 64 voies mettant en oeuvre des coupleurs à 1+ 16 accès, - La figure 2 montre très schématiquement un autre exemple de répartiteur à 64 voies dont les capteurs se trouvent dans des sites géographiques différents. On voit dans la figure 1 une source 1 constituée par une diode laser impulsionnelle dont la fréquence des impulsions est de 5 KHz, la largeur des impulsions est de 20ns et la longueur d'onde de 0,9) m. Cette longueur d'onde est peu critique. La puissance crête d'une impulsion est de 5 W. Le récepteur 2 comporte une photodiode à avalanche, un récepteur à bande passante élevée, 50 à 100 MHz, fonction de la séparation temporelle entre les informations reçues. La source 1 et le récepteur 2 sont situés dans une salle de commande centralisée située à quelques centaines de mètres d'un processus industriel o sont disposés N capteurs agissant sur N interrupteurs optiques dont on a référencé simplement Il, I16, I17, I32, I33, I48,. i49, I64' Pour réaliser la liaison, le réseau optique selon l'invention comporte un câble à deux fibres optiques 3 et 4 qui servent toutes deux à l'émission et à la réception des impulsions. On a noté B1 et B2 les bornes optiques de raccordement. On utilise des fibres dont le coeur a pour diamètre 100 microns et la gaine a pour diamètre 140 microns. On a illustré schématiquement en 5 un répartiteur en étoile 5 avec ses bornes d'entrée E1, E2 reliées respectivement aux fibres 3 et 4, et ses bornes de sorties S1, S16, S17 ect... reliées respectivement aux interrupteurs Il 1 I1 I17 etc... Ce répartiteur comprend deux coupleurs intermédiaires C1 et C2 à 1+2 accès connectés à quatre coupleurs C4, C5, C6, C7 à 1+16 accès. Afin de pouvoir assurer la séparation des impulsions, des lignes à retard sont prévues, 1 étant la longueur unitaire de séparation de deux o impulsions. A titre d'exemple, on utilise: - Une ligne à retard L de longueur 32 1 sur la fibre 4. 1 o - Une ligne à retard L2 de longueur égale à 16 1 entre les coupleurs C1 et C5 et entre les coupleurs C2 et C7. - Des lignes à retard L3 variant entre O et 15 1 respectivement sur Grâce à la disposition selon l'invention, mettant en oeuvre des coupleurs intermédiaires, la longueur totale des lignes à retard est divisée par 3,7 par rapport à l'arrangement de l'art antérieur. Ainsi pour 1 égale respectivement à 5 mètres et 3 mètres, on avait o des longueurs totales de 10 Km et de 6 Km, alors qu'avec la présente invention on n'utilise que 2,7 Km et 1,6 Km. Dans la figure 2 on a représenté des éléments analogues à ceux de la figure 1 par les mêmes nombres de références. La différence réside dans le fait que les interrupteurs I1 à I32 ne se trouvent pas sur le même site géographique que les interrupteurs I33 à I64. La conception du répartiteur selon l'invention permet de séparer les coupleurs C, C4, C et les coupleurs C2, C6, C7 en deux répartiteurs 50 et 50' reliées par des câbles 3' et 4' à la salle de commande centralisée. La ligne à retard L'1 doit être ajustée en fonction de la distance entre les deux sites géographiques concernés. La structure du réseau selon l'invention est donc flexible et évolutive. Elle met en oeuvre le principe de l'acquisition des données par multiplexage temporel et transmission bidirectionnelle, ce qui entraîne une économie de lignes. L'utilisation'de fibres optiques et d'interrupteurs optiques rend le dispositif totalement insensible aux perturbations électromagnétiques et aux défauts d'isolement électrique. La vitesse de scrutation est de 1 capteur par milliseconde, ce qui est extrêmement rapide. Bien entendu l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation qui vient d'être décrit. Le nombre N=64 n'a été donné qu'à titre d'exemple. - 5 - REVENDICATIONS 1/ Réseau optique à multiplexage temporel destiné à connecter par l'intermédiaire de fibres optiques N capteurs d'informations, associés à un processus industriel et agissant sur N interrupteurs optiques, à une salle de commande centralisée comprenant un émetteur d'impulsions lumineuses, dont la fréquence détermine la fréquence de prélèvement des informations, et un récepteur des impulsions lumineuses modulées issues des N capteurs d'informations comportant un détecteur, un amplificateur et un démultiplexeur, ledit émetteur et ledit récepteur étant reliés aux N interrupteurs par un répartiteur à fibres optiques en étoilej caractérisé par le fait que ledit répartiteur comprend des coupleurs intermédiaires à 1+2 accès connectés respectivement à une pluralité de coupleurs à l+n accès, n étant un sous-multiple de N, et que chacune desdites fibres optiques sert à la transmission aller-retour des informations. 2/ Réseau optique selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la longueur totale L des lignes à retard à fibre optique insérées sur les N voies de mesure est égale à N/2 x Ln-1 + (LogN-Logn)/Log2J x 1o, 1 étant la longueur unitaire de ligne à retard nécessaire à la o séparation de deux voies de mesure. 3/ Réseau optique selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que N étant égale à 64, ledit répartiteur est relié par deux câbles optiques, dont l'un comporte une ligne à retard de longueur 32 lo, respectivement à deux coupleurs intermédiaires à 1+2 accès dont l'un des deux accès est muni d'une ligne à retard 16 o0, ces deux coupleurs intermédiaires étant reliés chacun à deux coupleurs à 1+16 accès, dont des 16 accès sont munis respectivement de lignes de retard de longueurs allant de 1 à 15 1. o o