Brevet FR2694150A1 — publié le 19940128

SYSTEME DE TRANSMISSION D'INFORMATIONS NUMERIQUES, NOTAMMENT SUR UNE LIAISON OPTIOUE La présente invention concerne la transmission d'informations numériques, notamment sur une liaison optique. 5 On sait que dans un système de transmission d'informations numériques, notamment sur une liaison optique, la qualité de transmission (que l'on mesure par le taux d'erreurs en réception, à savoir le rapport entre le nombre de bits faux à l'issue de l'opération de décision10 effectuée en réception dans un tel système, pour permettre la reconstitution desdites informations, et le nombre total de bits reçus) dépend en grande partie des performances de l'émetteur et du récepteur, et notamment des performances de l'émetteur et du récepteur optique dans le cas d'une liaison15 optique. Actuellement les paramètres caractéristiques de cet émetteur et de ce récepteur (tels que par exemple, dans le cas d'une liaison optique, la longueur d'onde et la puissance optique d'émission, ou le facteur d'avalanche20 d'une photodiode de réception) sont, avec les autres paramètres caractéristiques du système (tels que, notamment, le type de fibre utilisé dans le cas d'une liaison optique) déterminés à la conception du système, en fonction des besoins de l'utilisateur du système (exprimés notamment par25 la longueur de la liaison, le débit à transmettre, et le taux d'erreurs maximum acceptable en réception), de façon à garantir, en réception, un taux d'erreurs inférieur ou égal à ce taux d'erreurs maximum acceptable spécifié par l'utilisateur. Ce mode de fixation des paramètres caractéristiques de l'émetteur et du récepteur a pour inconvénient de ne pas nécessairement conduire, en cours d'utilisation, à un point de fonctionnement optimal pour cet émetteur et/ou ce récepteur, au sens notamment o il ne tient pas compte de35 l'évolution, au cours du temps, de ces paramètres. On connaît, par ailleurs, des systèmes de transmission, notamment optiques, dans lesquels il est prévu, en cours d'utilisation, un asservissement de la longueur d'onde optique d'émission sur une longueur d'onde 5 de référence, déterminée elle-même, comme indiqué ci- dessus, au moment de la conception du système, en l'occurrence de façon à se situer dans une certaine fenêtre optique, déterminée à son tour en fonction du type de fibre utilisé et d'une éventuelle utilisation, sur cette liaison, de10 certains composants tels que des amplificateurs optiques. Un tel mécanisme d'asservissement a cependant pour inconvénient d'être relativement coûteux et complexe à mettre en oeuvre, puisqu'il nécessite, entre autres, l'utilisation d'une source optique très stable et de15 longueur d'onde précisément connue, et de ne pas non plus nécessairement conduire à un point de fonctionnement optimal pour l'émetteur optique, au sens o, s'exerçant localement, il ne tient pas compte de l'effet global du système de transmission, c'est-à-dire en l'occurrence, des effets20 conjugués d'une dérive de la longueur d'onde et d'une possible évolution des autres paramètres caractéristiques du système de transmission, sur les performances de ce système. La présente invention a pour objet un système de transmission d'informations numériques, notamment sur une liaison optique, permettant notamment d'éviter les inconvénients précités. La présente invention a pour objet un système de transmission d'informations numériques, notamment sur une liaison optique, comportant un équipement d'extrémité-30 émission et un équipement d'extrémité-réception, essentiellement caractérisé en ce qu'il comporte des moyens d'évaluation de taux d'erreurs en réception, et des moyens de commande d'un ou de plusieurs paramètres caractéristiques de l'équipement d'extrémité-émission et/ou de l'équipement35 d'extrémité- réception, en fonction du taux d'erreurs ainsi évalué, de façon à optimiser en permanence ce ou ces paramètres au regard des performances réelles du système de transmission. D'autres objets et caractéristiques de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description suivante d'exemples de réalisation, donnés à titre d'exemple pour le cas d'une liaison optique, ladite description étant faite en relation avec les dessins ci-annexés dans lesquels: la figure 1 est un schéma synoptique d'un exemple de réalisation d'un système de transmission optique suivant l'invention, incluant une commande d'un ou de plusieurs paramètres caractéristiques de l'émetteur optique, la figure 2 est un algorithme destiné à illustrer le principe de ladite commande, à titre d'exemple dans le cas de commande de la longueur d'onde de l'émetteur optique, la figure 3 est un schéma synoptique d'un exemple de réalisation d'un système de transmission optique suivant l'invention, incluant une commande d'un ou de plusieurs paramètres caractéristiques du récepteur optique.20 Le système de transmission optique suivant l'invention, illustré sur la figure 1, comporte un équipement dit d'extrémité-émission, référencé 1, et un équipement dit d'extrémitéréception, référencé 2, reliés par une liaison optique, référencée 3 Ce système peut, en outre, comporter un ou plusieurs équipements intermédiaires tels que des répéteurs à amplificateurs optiques, non illustrés sur cette figure. L'équipement d'extrémité-émission 1 comporte des moyens de codage correcteur d'erreurs, référencés 4, qui reçoivent les informations numériques à transmettre, notées IE. Les moyens de codage correcteur d'erreurs peuvent mettre en oeuvre un code correcteur d'erreurs tel que par exemple un code linéaire en blocs comme ceux dits B C H.35 (Bose Chaudhuri-Hocquenghem) ou encore Reed- Solomon, ou bien un code convolutionnel, ou bien encore mettre en oeuvre une concaténation de plusieurs de ces codes, identiques ou différents, dont on pourra trouver des descriptions dans la littérature. L'équipement d'extrémité-émission 1 comporte en outre un émetteur optique 5, qui reçoit les informations IEC issues des moyens de codage correcteur d'erreurs et qui fournit un signal optique SE transmis sur la liaison optique L'émetteur optique 5 comporte notamment un transducteur électro-optique ainsi qu'éventuellement des10 moyens pour mettre les informations numériques à transmettre et issues en l'occurrence des moyens de codage correcteur d'erreurs, sous une forme adaptée à leur transmission sur une liaison optique. L'équipement d'extrémité-réception comporte un récepteur optique 8 qui reçoit un signal optique noté SR, et qui comporte lui-même, notamment, un transducteur optoélectronique, des moyens de décision, ainsi qu'éventuellement des moyens permettant de repasser de la forme des informations numériques adaptée à leur20 transmission sur la liaison optique à la forme initiale. Le récepteur optique 8 délivre des informations numériques, IRC, qui sont appliqués à des moyens de décodage correcteur d'erreurs 9 opérant suivant le code choisi à l'émission pour les moyens de codage correcteur d'erreurs 4.25 Les informations issues des moyens de décodage correcteur d'erreurs 9 sont notées IR. Les moyens de décodage correcteur d'erreurs 9 sont, en outre, utilisés pour fournir une information, TE, constituée par le taux d'erreurs avant décodage correcteur d'erreurs.30 Comme symbolisé sur la figure 1, cette information TE est acheminée vers l'équipement d'extrémité- émission 1 par l'intermédiaire d'un canal dit de retour 6, qui, concrètement, peut par exemple prendre la forme d'une part de débit transmis sur la liaison de retour dans le cas d'une35 liaison optique bidirectionnelle, mais qui pourrait aussi être transmis sur une liaison distincte, optique ou non optique, pouvant en outre, par exemple, emprunter le réseau commuté. L'information TE est, préalablement à cet acheminement, mise sous une forme adaptée, par l'intermédiaire d'un moyen de mise en forme, référencé 6 ', dont la constitution dépend de la forme ainsi prise par ce canal de retour. Le signal issu du moyen de mise en forme 6 ', et acheminé par le canal de retour 6, est reçu, dans l'équipement d'extrémité-émission, par un moyen 6 " d'extraction de l'information TE, ce moyen 6 " ayant une fonction complémentaire de celle du moyen de mise en forme 6 ' L'information TE ainsi extraite est appliquée à des moyens 7 de commande d'un ou de plusieurs paramètres caractéristiques de l'émetteur optique. Dans l'exemple illustré sur la figure 1, le canal de retour 6 sert ainsi à acheminer l'information de taux d'erreurs TE de l'équipement d'extrémité-réception vers l'équipement d'extrémité-émission, l'élaboration de la20 commande du ou des paramètres considérés de l'émetteur optique étant ensuite effectuée par lesdits moyens de commande 7 qui sont alors localisés dans l'équipement d'extrémitéémission Le canal de retour 6 pourrait cependant être utilisé directement pour l'acheminement de25 ladite commande si celle-ci était élaborée dans l'équipement d'extrémité-réception. Les moyens de commande 7 réalisent une commande de ce ou ces paramètres, en fonction du taux d'erreurs TE observé à l'entrée des moyens de décodage 9, et des capacités de correction du code correcteur d'erreurs considéré, de façon à optimiser en permanence ce ou ces paramètres au regard des performances réelles du système de transmission, sans que le taux d'erreurs en sortie de ces moyens de décodage ne dépasse le taux d'erreurs maximum spécifié pour le système35 de transmission. De cette façon, le point de fonctionnement de l'émetteur optique est en permanence optimisé au regard des performances réelles du système de transmission, et ce sans nécessiter de mesure préalable du ou des paramètres 5 considérés, le code correcteur d'erreurs intervenant aussi bien pour évaluer ces performances réelles que pour masquer, vis-à-vis de l'utilisateur, les erreurs apparaissant en fonctionnement, notamment du fait même de cette recherche permanente du point de fonctionnement optimal.10 A titre d'exemple de paramètres caractéristiques de l'émetteur optique susceptibles d'une telle commande on citera: la longueur d'onde optique la puissance optique la température le point de polarisation d'un modulateur dit externe dans le cas d'un transducteur électro-optique formé d'une source optique non directement modulable associée à un tel modulateur externe. 20 On décrit maintenant, en relation avec la figure 2, un algorithme possible de fonctionnement des moyens de commande 9, à titre d'exemple dans le cas de commande d'un seul paramètre caractéristique de l'émetteur optique, constitué par sa longueur d'onde d'émission.25 Cet algorithme comporte, après avoir initialisé la longueur d'onde X de l'émetteur optique à une valeur dite de démarrage contenue dans une variable intermédiaire Xo stockée dans une mémoire reprogrammable, une première étape visant à déterminer si le taux d'erreur TE en entrée des30 moyens de décodage correcteur d'erreurs est, ou non, supérieur à un taux d'erreurs maximum acceptable en entrée de ces moyens de décodage correcteur d'erreurs, noté TE max. Ce taux d'erreurs TE max est choisi de valeur inférieure ou légèrement inférieure à une valeur notée TE MAX35 correspondant, en sortie des moyens de décodage correcteur d'erreurs, et compte tenu des capacités de correction du code correcteur d'erreurs considéré, à une valeur de taux d'erreurs égale au taux d'erreurs maximum spécifié pour le système de transmission, noté te MAX. Le taux d'erreurs TE max est ainsi choisi inférieur ou légèrement inférieur au taux d'erreurs TE MAX afin de garantir en toutes circonstances, y compris lorsque le taux d'erreurs TE devient supérieur au taux d'erreurs TE max, que le taux d'erreurs "te" en sortie des moyens de décodage ne dépasse pas le taux d'erreurs maximum te MAX spécifié pour10 le système de transmission La marge dans laquelle TE max doit être inférieur à TE MAX est à laisser, pour chaque cas, à l'appréciation de l'opérateur On pourra, en outre, augmenter cette marge pour prendre en compte d'autres critères d'optimisation de l'émetteur optique, tels que par15 exemple une économie de sa durée de vie. Si, à l'issue de cette première étape, on détermine que le taux d'erreurs TE est supérieur au taux d'erreurs TE max, un coefficient a, dit inverseur du sens d'incrémentation de la longueur d'onde, est initialisé à la20 valeur 1, et la valeur considérée du taux d'erreurs TE est mise dans une variable intermédiaire TEM stockée dans une mémoire reprogrammable. La longueur d'onde X est ensuite incrémentée de a A À o A X désigne la valeur absolue du pas d'incrémentation de cette longueur d'onde, et la valeur obtenue à l'issue de cette incrémentation est mise dans la variable intermédiaire XO. On détermine ensuite si la valeur en cours du taux d'erreurs TE est, ou non, inférieure à la valeur contenue dans la variable TEM. Si oui, cela signifie que le sens d'incrémentation est correct, et la prochaine vérification à effectuer consiste alors à déterminer si la valeur en cours du taux d'erreurs TE est, ou non, inférieure au taux d'erreurs TE max.35 Si la valeur en cours du taux d'erreurs TE est inférieure au taux d'erreurs TE max, cela signifie que la longueur d'onde peut être maintenue à la valeur ainsi acquise, et le processus est ensuite réitéré à partir de la première étape. Si la valeur en cours du taux d'erreurs TE est supérieure au taux d'erreurs TE max, cela signifie que bien que le sens d'incrémentation soit correct, l'ajustement de la longueur d'onde n'est pas terminé, et le processus est réitéré à partir de l'étape de mémorisation de la valeur en cours du taux d'erreurs TE dans la variable intermédiaire10 TEM. Si, lors de la comparaison de la valeur en cours du taux d'erreurs TE par rapport à la valeur(précédente) contenue dans la variable intermédiaire TEM, on trouve au contraire que la valeur en cours du taux d'erreurs TE est15 supérieure à la valeur contenue dans la variable intermédiaire TEM, cela signifie que le sens d'incrémentation n'est pas correct, auquel cas on change ce sens d'incrémentation (en l'occurrence en changeant le coefficient a en -a) puis le processus est également réitéré20 à partir de l'étape de mémorisation de la valeur en cours du taux d'erreurs TE dans la variable intermédiaire TEM. On notera que la valeur à X doit en outre être choisie suffisamment faible afin de garantir en toutes circonstances, y compris lorsque, dans le cas o TE devient25 supérieur à TE max, le premier sens d'incrémentation considéré n'est pas correct, que le taux d'erreurs "te" en sortie des moyens de décodage ne dépasse pas le taux d'erreurs maximum te MAX spécifié pour le système de transmission.30 Si, par contre, à l'issue de la première étape, on détermine que le taux d'erreurs TE est inférieur au taux d'erreurs TE max, la longueur d'onde X de l'émetteur optique conserve, dans l'exemple considéré ici, sa valeur précédemment acquise et cette première étape continue à être35 mise en oeuvre, jusqu'à détecter le moment éventuel o le taux d'erreurs TE devient supérieur au taux d'erreurs TE max. On notera que, pour certains paramètres, tels que la puissance optique d'émission par exemple, il serait possible, dans le cas o, à l'issue de la première étape, on détermine que le taux d'erreurs TE est inférieur au taux d'erreurs TE max, de procéder à un réajustement de ce paramètre de façon à autoriser une dégradation des performances de l'émetteur, dans le cas o un autre critère10 d'optimisation à prendre en compte consiste dans l'économie de la durée de vie du système. On notera par ailleurs que la valeur contenue dans la variable intermédiaire Xo à la mise en service du système pourra par exemple être choisie égale à une valeur dite15 nominale de la longueur d'onde, déterminée comme indiqué dans l'introduction, au moment de la conception du sytème. on notera en outre que l'exemple d'algorithme ainsi décrit est transposable au cas de commande de paramètres autres que la longueur d'onde ainsi qu'au cas de commande20 de plusieurs paramètres simultanément, par exemple en utilisant un mécanisme de gestion de priorité. La figure 3 représente un schéma synoptique d'un système de transmission optique incluant une commande, suivant l'invention, d'un ou de plusieurs paramètres25 caractéristiques du récepteur optique. Pour simplifier, les éléments communs avec le système de transmission représenté sur la figure 1 ont été repérés avec les mêmes références et ne seront pas redécrits ici. Sur cette figure 3 est par ailleurs représenté plus en détail le récepteur optique qui comporte en l'occurrence: un transducteur optoélectronique, 10, recevant le signal optique reçu SR et constitué en l'occurrence par une photodiode dite à avalanche, munie d'une commande externe de son facteur d'avalanche,35 un filtre de réception, 11, disposé en sortie de transducteur optoélectronique, permettant de réduire l'influence des distorsions et des perturbations affectant les signaux transmis, et muni en l'occurrence d'une commande externe de sa fréquence de coupure et d'une commande externe d'un paramètre appelé facteur d'amortissement (ou "roll-off" 5 dans la littérature anglo-saxonne), des moyens de régénération, 12, disposés en sortie du filtre de réception, 11, et comportant eux-même, bien que non illustré spécifiquement sur le dessin:. des moyens d'échantillonnage du signal issu du filtre de réception avec un signal d'horloge d'échantillonnage issu lui-même de moyens, 13, de déphasage réglable de ce signal d'horloge d'échantillonnage, ces moyens de déphasage recevant à leur tour d'une part un signal d'horloge issu de moyens, 14, de récupération de rythme du train numérique15 reçu et d'autre part un signal de commande externe de la phase de ce signal d'horloge d'échantillonnage, des moyens de décision, c'est-à-dire de comparaison des échantillons ainsi obtenus par rapport à un seuil de décision dont le niveau est en l'occurrence réglable par une commande externe de niveau de ce seuil. Le signal issu des moyens de régénération, 12, est appliqué aux moyens 9 de décodage correcteur d'erreurs, lesquels fournissent, comme dans le cas de la figure 1, d'une part, des informations numériques corrigées IR et25 d'autre part, une information TE de taux d'erreurs avant décodage correcteur d'erreurs. Cette information de taux d'erreurs TE est appliquée à des moyens de commande 15 permettant d'élaborer lesdites commandes externes (de facteur d'avalanche de la photodiode,30 de fréquence de coupure et de facteur d'amortissement du filtre de réception, de phase du signal d'horloge d'échantillonnage, et de niveau du seuil de décision) en fonction de ce taux d'erreurs TE et des capacités de correction du code correcteur d'erreurs, de façon à35 optimiser en permanence ces paramètres, au regard des performances réelles du système de transmission, sans que le il taux d'erreurs en sortie des moyens de décodage correcteur d'erreurs ne dépasse le taux d'erreurs maximum spécifié pour le système de transmission. Les moyens de commande 15 peuvent fonctionner suivant un principe tout à fait analogue à celui décrit ci-dessus, en relation avec les figures 1 et 2, pour le cas de commande d'un ou de plusieurs paramètres caractéristiques de l'émetteur optique (en remplaçant simplement, par exemple dans le cas de commande d'un seul paramètre caractéristique10 de l'équipement d'extrémité-réception, la variable intermédiaire X O par une variable intermédiaire correspondant au paramètre considéré). On pourra en outre envisager une commande simultanée d'un ou de plusieurs paramètres caractéristiques de l'émetteur optique et d'un ou de plusieurs paramètres caractéristiques du récepteur optique. Dans les exemples de réalisation décrits ci-dessus en relation avec les figures 1 à 3, le taux d'erreurs en réception TE est évalué grâce à des moyens de décodage20 correcteurs localisés dans l'équipement d'extrémitéréception et coopérant avec des moyens de codage correcteur d'erreurs localisés dans l'équipement d'extrémité-émission et la commande du ou des paramètres caractéristiques de l'équipement d'extrémité-émission et/ou de l'équipement25 d'extrémité-réception est effectuée en fonction du taux d'erreurs ainsi évalué, et en fonction des capacités de correction du code correcteur d'erreurs considéré, de façon à optimiser en permanence ce ou ces paramètres au regard des permformances réelles du système de transmission, sans que le taux d'erreurs en sortie desdits moyens de décodage ne dépasse le taux d'erreurs maximum spécifié pour le système de transmission En l'absence de spécifications sur le taux d'erreurs maximum acceptable pour le système de transmission, il serait cependant possible d'utiliser un35 simple code détecteur d'erreurs au lieu d'un code correcteur d'erreurs. A titre d'exemple de paramètres caractéristiques de l'équipement d'extrémité-émission ou de l'équipement d'extrémité-réception susceptibles d'être commandés suivant la présente invention, on citera encore des paramètres 5 caractéristiques de moyens particuliers pouvant être prévus dans l'un ou l'autre de ces équipements pour combattre les phénomènes dits de dispersion dûs à des différences de vitesse de propagation des deux modes de propagation transmis dans une fibre optique non isotrope (soit par10 construction, soit du fait de contraintes apparaissant lors de son utilisation), ces phénomènes entrainant en effet un étalement des impulsions lumineuses transmises, et donc une dégradation des performances du système de transmission. A titre d'exemple de moyens pouvant être utilisés pour combattre ces phénomènes on citera: des moyens pour appliquer une contrainte mécanique, telle qu'un écrasement ou une torsion, à la fibre, sur une grande longueur, enroulée, de celle-ci, des moyens pour modifier la température, des moyens pour modifier très faiblement la longueur d'onde d'émission, des moyens pour dissocier lesdits modes de propagation, les convertir en électrique, les retarder l'un par rapport à l'autre et les recombiner en optique.25 La commande effectuée suivant la présente invention consistera dans le premier de ces exemples en une commande de ladite contrainte mécanique, dans le deuxième de ces exemples en une commande de la température, dans le troisième de ces exemples en une commande de la longueur30 d'onde d'émission, et dans le quatrième de ces exemples en une commande dudit retard. REVENDICATIONS 1/ Système de transmission d'informations numériques, notamment sur une liaison optique, comportant un équipement d'extrémité-émission ( 1) et un équipement d'extrémité- 5 réception ( 2), caractérisé en ce qu'il comporte des moyens d'évaluation de taux d'erreurs en réception, et des moyens ( 7) de commande d'un ou de plusieurs paramètres caractéristiques de l'équipement d'extrémité-émission et/ou de l'équipement extrémité-réception, en fonction du taux10 d'erreurs ainsi évalué, de façon à optimiser en permanence ce ou ces paramètres au regard des performances réelles du système de transmission. 2/ Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens d'évaluation de taux d'erreurs en réception comportent des moyens ( 9) de décodage correcteur d'erreurs localisés dans l'équipement d'extrémité-réception et coopérant avec des moyens ( 4) de codage correcteur d'erreurs localisés dans l'équipement d'extrémité-émission. 3/ Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens d'évaluation de taux d'erreurs en réception comportent des moyens ( 9) de décodage détecteur d'erreurs localisés dans l'équipement d'extrémité-réception et coopérant avec des moyens ( 4) de codage détecteur d'erreurs localisés dans l'équipement d'extrémité-émission.25 4/ Système selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdits moyens de commande effectuent ladite commande en fonction du taux d'erreurs évalué, et en fonction des capacités de correction du code correcteur d'erreurs considéré, de façon à optimiser en permanence ce ou ces30 paramètres au regard des performances réelles du système de transmission, sans que le taux d'erreurs en sortie desdits moyens de codage ne dépasse le taux d'erreurs maximum spécifié pour ledit système de transmission. 5/ Système selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ladite optimisation consiste, en cas de dégradation du taux d'erreurs observé à l'entrée desdits moyens de décodage, en un réajustement du ou desdits paramètres de façon à améliorer ce taux d'erreurs. 6/ Système selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ladite optimisation consiste, en cas de stabilité ou d'amélioration du taux d'erreurs à l'entrée desdits moyens de décodage, en un réajustement du ou desdits paramètres de façon à autoriser une dégradation des performances de l'émetteur et/ou du récepteur. 7/ Système selon la revendication 4, caractérisé en ce que ladite commande est destinée à permettre ladite optimisation tout en maintenant en permanence le taux d'erreurs (TE) en entrée desdits moyens de décodage inférieur ou égal à une valeur ellemême inférieure ou légèrement inférieure à celle permettant d'obtenir, en sortie desdits moyens de décodage15 ( 9), ledit taux d'erreurs maximum spécifié pour le système de transmission. 8/ Système selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que dans le cas de commande d'un ou de plusieurs paramètres caractéristiques de l'équipement d'extrémité-20 émission, lesdits moyens de commande incluent un canal dit de retour ( 6) permettant d'acheminer de l'équipement d'extrémité-réception ( 2) vers l'équipement d'extrémité- émission ( 1), soit le taux d'erreurs détecté par lesdits moyens de décodage, soit directement la commande du ou des paramètres caractéristiques de l'équipement d'extrémité- émission, suivant que celle-ci est élaborée dans l'équipement d'extrémité-émission ou dans l'équipement d' extrémité-réception. e