Brevet FR2665992A1 — publié le 19920221

Procédé de réception de signaux multiplexés en longueur d'onde, notamment pour la surveillance des lignes de transport d'énergie. La présente invention a pour objet un procédé de réception de signaux multiplexés en longueur d'onde et se rapporte notamment à un procédé de réception de signaux multiplexés en longueur d'onde transmis à partir d'une pluralité de sources de signaux. Dans les systèmes de surveillance centralisée à distance d'installations industrielles telles que les lignes aériennes de transport d'énergie implantées sur une longue distance ou sur une zone étendue, des informations sont recueillies en un grand nombre d'emplacements et sont transmises par des câbles à15 fibres optiques Dans ce cas, la quantité totale d'informations est estimée comme étant le produit du nombre de types d'informations par le nombre d'emplacements Bien que chaque élément d'information ne soit pas compliqué, la quantité totale20 d'informations est énorme et leur transmission ainsi que leur réception doivent être effectuées avec un débit élevé Par exemple, si l'on veut estimer l'état de fonctionnement d'une ligne de transmission d'énergie à chaque instant sous forme d'un indice à dix niveaux, l'état en chaque point est converti en l'une de dix intensités lumineuses, le signal optique est transmis par un câble à fibres optiques et il est reçu par un poste de transformation S'il y a cinq types de défauts indiqués par cinq éléments d'information recueillis en30 chacun des 100 pylônes de la ligne de transmission d'énergie, il est nécessaire de transmettre 500 éléments d'informations séparément, de façon pratiquement simultanée et sans interruption. Un procédé prépondérant pour transmettre à cadence élevée de nombreux signaux par un câble à fibres optiques est le procédé de transmission de signaux optiques multiplexés en longueur d'onde, dans lequel on utilise des rayonnements lumineux de longueurs d'onde différentes pour transmettre simultanément des informations de types différents, les signaux optiques reçus par le poste récepteur étant 5 séparés au moyen de filtres de longueurs d'onde Dans le cas d'une source d'informations unique, les signaux sont aisément séparés en se basant sur la longueur d'onde En revanche, dans le cas de sources d'informations multiples disposées sur les pylônes10 d'une ligne de transmission d'énergie le long d'un câble à fibres optiques, il faut identifier chaque source d'informations en plus de la séparation par les longueurs d'onde. Les procédés d'identification des sources d'information comprennent: 1) la transmission de signaux avec des codes de sources d'informations qui leur sont affectés; 2) la transmission de signaux à base de temps effectuée à un instant prédéterminé pour chaque source d'information ou la transmission séquentielle de signaux en se basant sur un intervalle prédéterminé et une séquence de transmission donnée parmi les sources d'informations situées le long du câble Chacun de ces procédés prend en compte la redondance par l'envoi25 d'informations de position. Un autre procédé ayant pour but d'accroître le rendement de transmission ou, au cas o la quantité d'informations est trop grande, d'assurer la commande de l'identification d'emplacement ou de l'affectation30 du code d'emplacement, consiste en ce que le poste récepteur envoie un signal de déclenchement accompagné d'informations déterminées et en ce qu'une source d'informations répond au signal de déclenchement pour renvoyer des informations Ce système est conçu de35 manière que le poste récepteur envoie un signal de déclenchement, ce signal atteignant la source d'informations la plus rapprochée A, que la source A transmette des informations à longueur d'onde multiples, et que le poste récepteur achève la réception des signaux de la source A avant que des signaux d'une source d'informations plus éloignée B 5 viennent à la position de la source A à la suite de l'arrivée du signal de déclenchement à la source B Le poste récepteur reçoit, en séquence, des signaux d'informations provenant de la source la plus rapprochée, puis de la source qui la suit dans les10 distances et ainsi de suite, ce poste pouvant séparer les signaux de chaque source d'informations en se basant sur les longueurs d'onde. Bien que la réception séquentielle, mentionnée ci-dessus, de signaux d'informations à partir d'un grand nombre d'emplacements en utilisant le signal de déclenchement assure une transmission de signaux efficace par le réglage optimal des conditions chronométriques du signal de déclenchement et des signaux d'informations, elle pose un problème20 d'accroissement de la complexité du traitement des signaux reçus Ce problème peut être attribué principalement au fait que la vitesse de la lumière dans le câble à fibres optiques est fonction de la longueur d'onde de la lumière En supposant qu'on25 effectue la transmission des informations 'ui et pi à partir d'une source d'informations située à une distance Li du poste récepteur à un temps to de l'arrivée du signal de déclenchement en choisissant des longueurs d'onde 52 C et i 3 correspondant30 respectivement à des vitesses V ci et V D (avec Vif Vp) dans le câble à fibres optiques, le poste récepteur reçoit ces informations aux instants respectifs: t déclenchement, cette valeur de temps pouvant être égale à zéro dans certains cas. La figure 2 représente, sur l'axe horizontal des temps, des signaux d'informations des types -ç etiq reçus, en fonction des distances Ll, L 2,, Ln avec un intervalle pratiquement constant Les signaux d'informations de type c ayant une vitesse élevée sont reçus plus tôt que les signaux d'informations de type10 13 Pour cette raison, quand les signaux sont échantillonnés à un instant tpf les signaux recueillis S (tp) et SI 3 (tp) sont des informations des types c 6 2665992 envoyé à partir de ladite extrémité du trajet de transmission, les signaux d'informations optiques arrivant à ladite extrémité du trajet de transmission étant séparés en se basant sur la longueur d'onde. Suivant un autre mode de réalisation, le signal de déclenchement optique envoyé à partir de ladite extrémité du trajet de transmission est modulé. L'invention est décrite plus en détail ci- après en se référant aux dessins annexés, dans lesquels: la Fig 1 est un shéma fonctionnel destiné à expliquer le procédé de réception de signaux multiplexés en longueur d'onde suivant la présente invention; et15 la Fig 2 est un graphique destiné à expliquer un exemple de formes d'onde de signaux reçus à l'aide du procédé classique de réception de signaux à longueurs d'onde multiples. Un exemple de réalisation de la présente invention va être décrit en se référant à la figure 1. Suivant un intervalle prescrit déterminé par une horloge génératrice de rythme 1, un émetteur 2 envoie un signal de déclenchement à un câble à fibres optiques 3 Une pluralité de sources d'information I, J, K,, sont situées le long du câble à fibres optiques 3. Chacune desdites sources de signaux d'information I, J, K,, comporte un organe pilote qui convertit un signal électrique porteur d'informations en un signal optique ayant une longueur d'onde déterminée, cet30 organe transmettant ledit signal optique Les sources I, J, K,, transmettent des informations c 62, 63 prévus pour correspondre aux longueurs d'onde. L'horloge génératrice de rythme 1 agit sur des générateurs de signaux d'échantillonnage de temps 71, 72, 73, dont le nombre est égal à celui des longueurs d'onde, pour produire des signaux chronométriques correspondant aux longueurs d'onde Les signaux de sortie des amplificateurs transducteurs 61, 62, 63, sont repris en réponse aux signaux chronométriques correspondants et envoyés à l'étage suivant, c'est-à-dire à une mémoire 8 dans cet exemple de réalisation. Le temps d'échantillonnage est déterminé comme indiqué ci-après En tablant sur une distance D entre des sources d'informations voisines, la vitesse de propagation de la lumière Vt du signal de déclenchement et la vitesse de propagation de la lumière Vs d'un signal d'informations permettent de calculer un temps de base T = D/Vt + D/Vs Le temps de20 base T divisé par un nombre entier est fixé comme étant l'intervalle d'échantillonnage pour une longueur d'onde spécifique Le nombre entier est commun à toutes les longueurs d'onde Par exemple, une onde de signal de déclenchement, une onde ce, une onde t, et une ondes25 ayant des vitesses de la lumière de 202, 200, 195 et m/_jj S dans le câble à fibres optiques sont utilisées pour recueillir trois types d'informations en des emplacements situés à un intervalle de 5 mètres le long du câble à fibres optiques Le récepteur envoie30 une impulsion lumineuse de signal de déclenchement sur le câble à fibres optiques et, à l'expiration d'un temps prescrit y, il échantillonne des signaux suivant un intervalle de 5/202 (Vt) + 5/200 (Vs) = 0,049752 y;S pour l'onde cz, un intervalle de 5/202 + 5/195 = 0,050394 Xp JWS pour l'onde I et un intervalle de /202 + 5/190 = 0,051068 g S pour l'onde à En conséquence, on peut recevoir en même temps trois types d'informations recueillis au même emplacement Dans le cas de l'échantillonnage de deux types d'informations en chaque emplacement, la période d'échantillonnage est divisée par deux. 5 Dans de tels signaux de réception séquentielle, les Nièmes signaux de l'onde o(, de l'onde f, et de l'onde t sont, en eux-mêmes, les signaux de même emplacement correspondant à une distance de 5 N mètres du récepteur On n'a donc pas à10 effectuer un processus de redistribution ou un processus similaire pour les emplacements de sources d'informations basés sur le temps d'échantillonnage, comme c'est le cas avec le procédé classique Cela permet d'avoir un procédé très simple pour remplacer,15 en un emplacement déterminé, des informations par d'autres informations Le temps d'expiration prescrit est nécessaire surtout pour le temps de délai de transmission des données suivant la réception du signal de déclenchement en chaque emplacement Ce temps peut20 être supprimé quand les informations sont portées par de la lumière réfléchie ou de la lumière diffusée qui, par exemple, répond instantanément à l'implusion lumineuse de déclenchement Le mode de réalisation considéré donne un temps d'au moins 5 Ons pour recevoir25 le signal provenant de l'emplacement qui, dans l'éloignement, fait suite à l'emplacement le plus rapproché et, si la transmission des informations immédiatement après l'arrivée du signal de déclenchement n'est pas nécessaire, la transmission des30 informations peut en outre être assurée en réglant la durée de transmission de façon appropriée à l'intérieur de 5 Ons et en réglant le temps d'expiration à la moitié de cette période de temps c'est-à-dire à 25 ns. Même dans le cas o l'intervalle entre les sources d'informations n'est pas exactement constant, la prise des informations est encore possible avec un réglage approprié du temps d'expiration et de la durée de transmission. La présente invention n'est pas seulement applicable au cas précédent de sources d'informations dont chacune est munie d'un organe pilote pour convertir un signal électrique relatif à une information donnée en un signal optique ayant une longueur d'onde donnée, en réponse à la réception d'un signal de déclenchement Elle est aussi applicable au10 cas d'un signal d'information se présentant sous forme de lumière diffusée, transmise ou réfléchie produite par des éléments à fibres optiques ou à composants optiques en réponse à un signal de déclenchement. Comme décrit plus haut, la présente invention permet à un trajet de transmission minimal à fibres optiques de recevoir une grande quantité d'informations à longueurs d'onde multiples à partir de nombreux emplacements L'invention fournit un procédé économique pour recevoir un grand volume d'informations envoyées20 par un câble à fibres optiques. REVENDICATIONS 1) Procédé de réception de signaux multiplexés en longueur d'onde pour recevoir conjointement, à une extrémité d'un trajet de 5 transmission à fibres optiques ( 3), des signaux d'informations optiques transmis avec des longueurs d'onde multiples, qui correspondent à des types d'informations multiples, à partir d'une pluralité de sources d'informations ( 1, J, K,) réparties avec un10 intervalle pratiquement constant le long du trajet de transmission en réponse à un signal de déclenchement optique, notamment pour la surveillance des lignes de transport d'énergie, caractérisé en ce que chacun desdits signaux d'informations optiques est15 échantillonné dans un intervalle de temps inversement proportionnel à la vitesse de la lumière dans le trajet de transmission ( 3) qui est fonction de la longueur d'onde dudit signal, de sorte que l'on identifie, à la réception du signal, le contenu, le type et la source20 des informations. 2) Procédé de réception de signaux multiplexés en longueur d'onde selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on dispose un appareil récepteur ( 4) à une extrémité du trajet de transmission à fibres optiques ( 3), pour recevoir les signaux, le signal de déclenchement optique étant envoyé à partir de ladite extrémité du trajet de transmission, les signaux d'informations optiques arrivant à ladite extrémité du trajet de transmission étant séparés en se30 basant sur la longueur d'onde. 3) Procédé de réception de signaux selon d'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que ledit intervalle d'échantillonnage de chaque signal d'information est déterminé à partir d'un temps35 de base T qui est calculé pour une distance D entre des sources d'informations voisines, une vitesse de propagation Vt du signal de déclenchement optique et il une vitesse de propagation Vs du signal d'information optique, suivant la formule T = D/Vt + D/Vs 4) Procédé de réception de signaux selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit intervalle d'échantillonnage de chaque signal d'information est déterminé en divisant ledit temps de base T par un nombre entier, ce nombre entier étant commun à tous les signaux d'informations à longueurs d'onde multiples. 5) Procédé de réception de signaux selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'échantillonnage du signal d'information commence à l'expiration d'une période de temps prescrite qui est nécessaire pour que chaque source d'informations transmette un signal d'information à la15 suite de la transmission dudit signal de déclenchement optique à partir de ladite extrémité du trajet de transmission ( 3). 6) Procédé de réception de signaux selon la revendication 2, caractérisé en ce que chacune desdites sources de signaux d'informations (I, J, K') comporte un organe pilote qui convertit un signal électrique porteur d'informations en un signal optique ayant une longueur d'onde déterminée, cet organe transmettant ledit signal optique.25 7) Procédé de réception de signaux selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit signal optique transmis par chacune desdites sources d'informations (I, J, K) consiste en un rayonnement lumineux diffusé, transmis ou réfléchi produit par des30 éléments à fibres optiques ou à composants optiques en réponse audit signal de déclenchement optique envoyé à partir de ladite extrémité du trajet de transmission. 8) Procédé de réception de signaux selon la revendication 2, caractérisé en ce que chacune desdites sources d'informations (I, J, K) comporte un organe pilote qui convertit l'information indiquant l'état de fonctionnement à chaque instant d'une ligne de 12 2665992 transport d'énergie en un signal optique ayant une longueur d'onde déterminée, cet organe transmettant ledit signal optique. 9) Procédé de réception de signaux selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le signal de déclenchement optique envoyé à partir de ladite extrémité du trajet de transmission est modulé.