Brevet FR2664450A1 — publié le 19920110

L'invention concerne la télémétrie et en particulier les installations et procédés de télémétrie analogique destinés à des installations ayant des amplificateurs optiques chaînés. Les amplificateurs optiques, tels que ceux qui sont à base d'une fibre spécialement dopée ou de matériau semi- conducteur, risquent d'être utilisés dans les acheminements des transmissions à câbles à fibre optique de grande distance de l'avenir puisqu'ils peuvent donner une amélio- ration considérable Ils peuvent amplifier directement le signal optique et en conséquence simplifier les étages répéteurs intermédiaires par élimination de la nécessité d'une transmission complète des signaux 3 R (c'est-à-dire avec remise en forme, resynchronisation et régénération). Un système ayant plusieurs amplificateurs optiques doit comporter un moyen quelconque de diagnostic destiné à déterminer l'emplacement o un défaut s'est produit, et destiné à transmettre cette information à l'une des sta- tions terminales de l'installation. Dans un premier aspect de l'invention, une installa- tion de télémétrie analogique destinée à être utilisée avec une installation de transmission optique, comprenant un terminal de transmission, plusieurs amplificateurs optiques chaînés-et un terminal de réception qui sont tous connectés par une fibre optique, est caractérisée en ce que l'instal- lation de télémétrie comporte un dispositif d'application d'une tonalité de surveillance au signal optique de sortie du terminal de transmission, un dispositif, placé à chaque amplificateur optique, est destiné à détecter la présence de la tonalité de surveillance ou d'une tonalité de détresse d'un amplificateur précédent, de manière qu'il amplifie le signal reçu lorsque l'une quelconque de ces tonalités est présente et qu'il applique une tonalité respective de détresse au signal de sortie de l'amplifica- teur si aucune de ces tonalités n'est présente, et un dispositif placé au terminal récepteur et destiné à détec- ter la présence de la tonalité de surveillance ou d'une tonalité de détresse ou l'absence de ces tonalités, cette absence ou la tonalité reçue de détresse permettant la localisation du défaut dans l'installation de transmission. Dans un autre aspect de l'invention, celle-ci concerne un procédé de télémétrie analogique destiné à être utilisé avec une installation de transmission optique comprenant un terminal de transmission, plusieurs amplifi- cateurs optiques chaînés et un terminal récepteur, qui sont tous connectés par une fibre optique, le procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend les étapes d'application d'une tonalité de surveillance au signal optique de sortie du terminal de transmission, la détection, au niveau de chaque amplificateur optique, de la présence de la tonalité de surveillance ou d'une tonalité de détresse d'un amplifi- cateur précédent, l'amplification du signal reçu afin qu'il soit transmis à l'amplificateur suivant si l'une ou l'autre des tonalités est présente, ou l'application d'une tonalité respective de détresse au signal de sortie de l'amplifica- teur si aucune de ces tonalités n'est présente, la détec- tion, par le terminal récepteur, de la présence de la tonalité de surveillance, d'une tonalité de détresse ou de l'absence de ces tonalités, et la détermination, d'après cette absence ou la tonalité de détresse reçue, de l'empla- cement du défaut de l'installation de transmission. 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 représente un amplificateur à fibre et un circuit simple de réglage automatique de gain d'un tel circuit; la figure 2 représente une installation de télé- métrie analogique pour amplificateur à fibre optique; la figure 3 représente un spectre possible d'affec- tationdes fréquences de télémétrie; et la figure 4 représente schématiquement une installa- tion de transmission optique. Dans une installation de transmission par fibre optique sur une longue distance, il existe de nombreux paramètres, tels que les pertes dans la section de la fibre et le couplage de la fibre à un amplificateur, qui impliquent la nécessité de l'utilisation de tolérances En conséquence, le gain exact nécessaire à chaque étage de l'installation doit être ajusté afin que le signal de sortie de l'amplificateur garde le niveau voulu Ceci nécessite un certain type de réglage automatique de gain du signal à chaque amplificateur Une forme simple de boucle de réglage automatique de gain est représentée sur la figure 1 dans le cas d'un amplificateur 1 à fibre optique, par exemple un amplificateur à fibre optique de silice dopée par de l'erbium Un signal optique reçu, qui a été transmis par un laser émetteur (non représenté) placé à une station terminale, est transmis en 2 et le signal optique amplifié est extrait en 3 Une petite partie du signal de sortie de l'amplificateur est prélevée par un coupleur 4 à fibre et est appliquée à un filtre optique 5 à bande étroite qui est destiné à filtrer l'émission spontanée. Cette émission spontanée, qui est détectée en 6, est utilisée pour le pilotage du laser 7 de pompage Le signal optique de sortie du laser 7 de pompage est couplé à la fibre amplificatrice 1 par un coupleur 8 à fibre Dans la réalisation simple de circuit de réglage automatique de gain représenté sur la figure 1, la tension produite par l'émission spontanée détectée est simplement comparée à une tension de référence et le laser de pompage est piloté de manière appropriée. L'installation de télémétrie proposée selon l'inven- tion peut être réalisée avec une boucle à réglage automa- tique de gain optique telle que décrite en référence à la figure 1 Le circuit de télémétrie et de réglage auto- matique de gain nécessaire au niveau de l'amplificateur optique est représenté sur la figure 2 sur laquelle on a utilisé le cas échéant des références identiques à celles de la figure 1 Une tonalité de surveillance est superposée aux données optiques, à une fréquence de l'ordre de k Hz Celle-ci est juste supérieure à la fréquence de coupure de diaphonie de l'amplificateur optique (fibre 1) et n'affecte donc pas le système de réglage de gain optique par interaction avec la pompe La tonalité de surveillance est appliquée au laser émetteur (non représenté) de la station terminale La tonalité de surveillance peut être prélevée à partir d'une prise de signal, par exemple par le filtre 5 à bande étroite et le détecteur 6 qui sont uti- lisés pour la détection du signal pour le réglage automa- tique de gain La fréquence de la tonalité détectée est comparée, dans un circuit 10 de détection synchrone, à celle du signal de sortie par un oscillateur piézoélec- trique 11 La fréquence d'oscillation, pour le premier amplificateur d'une chaîne, est celle de la tonalité de surveillance et une unité 12 de commande n'est pas néces- saire Dans les amplificateurs suivants, l'oscillateur 11 peut être commuté à des fréquences différentes par l'unité de commande Dans le cas d'un oscillateur piézoélectrique commutable, celui-ci transmet d'abord la fréquence de la tonalité de surveillance Si les fréquences sont les mêmes, la présence de la tonalité de surveillance est confirmée et celle d'un trajet optique continu jusqu a l'amplificateur particulier est ainsi confirmée Dans ce cas, la tonalité de surveillance et le signal optique de données sont tous deux amplifiés et transmis en 3 avant propagation le long de la ligne (fibre de transmission optique) vers l'amplifi- cateur suivant. Si la tonalité de surveillance n'est pas présente au niveau du premier amplificateur de la chaîne, on suppose que le trajet optique à cet amplificateur n'est pas con- tinu Cet amplificateur doit alors alerter le terminal récepteur de ce défaut et il peut le faire par transmission d'une tonalité de détresse, à une fréquence différente de celle de la tonalité de surveillance, aux amplificateurs suivants de l'installation L'opération peut être réalisée par superposition d'une modulation à basse fréquence, par exemple créée par un oscillateur 13 de tonalité de détresse, au laser 7 de pompage de l'amplificateur, cette modulation étant alors transférée à l'émission spontanée de l'amplificateur 1 à fibre et étant relayée le long de la ligne vers la station terminale réceptrice Une bascule 14 (ensemble de commutation) est maintenue ouverte par le détecteur 10 de synchronisation du premier amplificateur de la chaîne lorsque la tonalité de surveillance est présente. Si celle-ci n'est pas détectée, la bascule commute sur l'oscillateur 13 de tonalité de détresse afin que la modulation de tonalité de détresse soit appliquée au laser 7 de pompage Les tonalités de détresse sont propres à chaque amplificateur. Si la tonalité de surveillance n'est pas présente au niveau du premier amplificateur, le second amplificateur reçoit la tonalité de détresse associée au premier amplifi- cateur Le second amplificateur et les amplificateurs suivants comprennent l'oscillateur piézoélectrique commu- table Il et l'ensemble de commande 12 qui est destiné à commuter l'oscillateur afin qu'il transmette d'abord la fréquence de la tonalité de surveillance puis les fré- quences des tonalités de détresse des amplificateurs précédents Si l'une quelconque des ces tonalités est présente, cet amplificateur ne transmet pas sa propre tonalité mais amplifie simplement le signal reçu En conséquence, au niveau de la station terminale réceptrice, une tonalité unique est reçue et elle est représentée soit par la tonalité de surveillance soit par le signal de détresse du premier amplificateur de la chaîne à partir duquel la tonalité de surveillance a été absente En conséquence, la position du défaut dans l'installation peut être facilement déterminée Dans le cas d'une défaillance d'installation entre le dernier amplificateur de la chaîne et la station terminale réceptrice, aucune tonalité de surveillance ou de détresse n'est reçue Ce procédé et cette disposition nécessitent un circuit électronique de diagnostic relativement simple au niveau de la station terminale réceptrice, mais nécessitent une certaine intel- ligence dans les amplificateurs Par rapport au procédé et à l'installation de télémétrie décrits dans la demande de brevet britannique no 90 13512, les circuits électroniques de diagnostic qui sont nécessaires à la station terminale réceptrice sont réduits, mais il faut plus d'intelligence dans les amplificateurs, c'est-à-dire sans l'eau dans le cas d'une installation sous-marine, les amplificateurs n'étant pas facilement accessibles. En résumé, le procédé et l'installation de télémé- trie analogique décrits comprennent la détection de la présence d'une tonalité de surveillance dans un signal optique reçu En l'absence de tonalité de surveillance, la présence d'une tonalité quelconque de détresse d'un ampli- ficateur précédent est déterminée Si l'une quelconque de ces tonalités est présente, le signal est amplifié de manière normale et, dans le cas contraire, une tonalité propre à cet amplificateur est émise sur l'émission spon- tanée par modulation de la pompe optique. L'affectation des fréquences des tonalités doit être déterminée avec soin Elle doit être supérieure à la bande passante de la boucle de réglage automatique de gain et inférieure à la fréquence à laquelle la modulation de pompage n'est plus transférée au signal de sortie spontané. Une plage possible d'affectation de fréquences est repré- sentée sur la figure 3 Bien qu'on ait décrit plus précisé- ment l'invention en référence à des amplificateurs à fibre optique, elle s'applique également à d'autres amplifica- teurs optiques La figure 4 représente l'installation de transmission optique à laquelle s'applique l'invention. Elle comporte une station terminale de transmission 21, des amplificateurs optiques 22, 23, 24, et une station termi- nale réceptrice 25, qui sont tous connectés à la fibre optique 26. REVENDICATIONS 1 Installation de télémétrie analogique destinée à être utilisée avec une installation de transmission optique comprenant une station terminale de transmission ( 21), plusieurs amplificateurs optiques chaînés ( 22, 23, 24) et une station terminale réceptrice ( 25) qui sont tous connec- tés par une fibre optique ( 26), caractérisée en ce que l'installation de télémétrie comporte un dispositif ( 11) destiné à appliquer une tonalité de surveillance au signal optique de sortie de la station terminale de transmission, un dispositif ( 10, 11, 12, 13, 14), incorporé à chaque amplificateur optique et destiné à détecter la présence de la tonalité de surveillance ou d'une tonalité de détresse d'un amplificateur précédent quelconque, afin que le signal reçu soit amplifié si l'une quelconque des tonalités est présente, et à appliquer une tonalité respective de détresse au signal de sortie de l'amplificateur lors- qu'aucune de ces tonalités n'est présente, et un dispositif placé au niveau de la station terminale réceptrice ( 25) et destiné à détecter la présence de la tonalité de surveil- lance, d'une tonalité de détresse ou l'absence de ces tonalités, cette absence ou la tonalité reçue de détresse étant utilisée pour la localisation d'un défaut de l'ins- tallation de transmission. 2 Installation de télémétrie selon la revendication 1, caractérisée en ce que les amplificateurs optiques sont des amplificateurs ( 1) à fibre optique. 3 Installation de télémétrie selon la revendication 2, caractérisée en ce que le dispositif de détection de tonalité des amplificateurs optiques comporte un détecteur synchrone ( 10). 4 Installation de télémétrie selon la revendication 3, caractérisée en ce que le détecteur synchrone ( 10) est couplé à un oscillateur commutable ( 11) par l'intermédiaire d'un dispositif de commande ( 12) qui assure la commutation de l'oscillateur afin qu'il transmette d'abord la fréquence de la tonalité de surveillance puis tour à tour les fré- quences des tonalités de détresse de tous les amplifica- teurs précédents. Installation de télémétrie selon la revendication 4, caractérisée en ce que chaque amplificateur ( 22, 23, 24) comporte une source ( 7) de pompage optique respective, et comprenant en outre un ensemble de commutation ( 14) qui est maintenu ouvert lorsque la tonalité de surveillance ou une tonalité de détresse est détectée mais qui est fermé lorsqu'aucune tonalité n'est présente et qui assure alors la connexion d'un générateur ( 13) d'une tonalité de détresse à la source ( 7) de pompage optique de l'amplifica- teur respectif. 6 Installation de télémétrie selon la revendication 2, caractérisée en ce qu'un circuit de réglage automatique de gain (figure 1) est associé à chaque amplificateur à fibre optique, chaque circuit de réglage automatique de gain comprenant un dispositif de détection du signal nécessaire au réglage automatique de gain, ce dispositif de détection détectant aussi les tonalités de surveillance et de détresse utilisées pour la télémétrie. 7 Procédé de télémétrie analogique destiné à être utilisé avec une installation de transmission optique qui comporte une station terminale de transmission ( 21), plusieurs amplificateurs optiques chaînés ( 22, 23, 24) et une station terminale réceptrice ( 25), qui sont tous connectés par une fibre optique ( 26), ledit procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes: l'application d'une tonalité de surveillance au signal optique de sortie de la station terminale de transmission ( 21), la détection, par chaque amplificateur optique ( 22, 23, 24), de la présence de la tonalité de surveillance ou d'une tonalité de détresse provenant d'un amplificateur précédent, l'amplification du signal reçu afin qu'il soit transmis à l'amplificateur suivant si l'une quelconque de ces tonalités est présente ou l'application d'une tonalité respective de détresse à la sortie de l'amplificateur lorsqu'aucune tonalité n'est présente, la détection, par la station terminale réceptrice, de la présence de la tonalité de surveillance, d'une tonalité de détresse ou de l'absence de toutes ces tonalités, et la détermination, d'après cette5 absence ou la tonalité de détresse reçue, de l'emplacement d'un défaut de l'installation de transmission. 8 Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que les amplificateurs optiques sont des amplificateurs ( 1) à fibre optique. 9 Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que les tonalités sont détectées par les amplificateurs optiques à l'aide d'un dispositif comprenant un détecteur synchrone ( 10) couplé à un oscillateur commutable ( 11) par l'intermédiaire d'un dispositif de commande ( 12) qui est destiné à commuter l'oscillateur ( 11) de manière qu'il transmette d'abord la fréquence de la tonalité de surveil- lance puis tour à tour les fréquences des tonalités de détresse de tous les amplificateurs précédents.