Brevet FR2702910A1 — publié le 19940923

Système pour rétablir la qualité de transmission d'une liaison incluant des équipements amplificateurs, en cas de défaillance d'un ou de plusieurs de ces équipements amplificateurs5 La présente invention a trait, d'une manière générale, à la fiabilité des liaisons de transmission d'informations, et concerne plus particulièrement un système permettant de rétablir la qualité de transmission d'une liaison incluant des équipements amplificateurs, en cas de défaillance d'un10 ou de plusieurs de ces équipements amplificateurs. De tels équipements amplificateurs peuvent être constitués par des équipements amplificateurs dits intermédiaires appelés aussi répéteurs, disposés à intervalles réguliers sur une liaison en vue de compenser15 l'atténuation subie par les signaux porteurs desdites informations, du fait même de leur transmission sur cette liaison, ou par des équipements amplificateurs prévus à l'une et/ou à l'autre des extrémités de cette liaison en vue d'assurer un niveau d'émission et/ou de réception suffisant.20 Il est connu, pour rétablir la qualité de transmission d'une liaison, en cas de défaillance d'un des équipements qui la constituent, de procéder au remplacement automatique de l'élément défectueux de cet équipement, responsable de sa défaillance, par un autre élément non défectueux, dans le25 cadre d'une mise en redondance de tels éléments, dans lesdits équipements. Une telle solution est utilisée notamment dans le cas de liaisons immergées, car elle évite d'avoir à intervenir sur lesdits équipements, mais elle a pour inconvénient, du30 fait de cette mise en redondance, d'accroître le coût et l'encombrement de ces équipements. La présente invention a pour objet un système pour rétablir la qualité de transmission d'une liaison de transmission d'informations numériques incluant des35 équipements amplificateurs, en cas de défaillance d'un ou de plusieurs de ces équipements, applicable notamment au cas de liaisons immergées, notamment optiques, et permettant notamment d'éviter cet inconvénient. La présente invention a pour objet un système pour rétablir la qualité de transmission d'une liaison de transmission d'informations numériques incluant des équipements amplificateurs, en cas de défaillance d'un ou de plusieurs de ces équipements amplificateurs, essentiellement caractérisé en ce qu'il comporte: associés à au moins un desdits équipements amplificateurs, des moyens pour commander le gain de cet équipement amplificateur, en vue de compenser une dégradation du rapport signal-sur-bruit de réception, consécutive à une défaillance d'au moins un autre équipement amplificateur, à l'extrémité-émission de ladite liaison, des moyens de codage correcteur d'erreurs opérant sur les informations numériques à transmettre, et à l'extrémité-réception de ladite liaison, des moyens de décodage correcteur d'erreurs opérant sur les informations numériques reçues, le code correcteur d'erreurs utilisé par lesdits moyens de codage20 correcteur d'erreurs et par lesdits moyens de décodage correcteur d'erreurs permettant de réduire, voire supprimer, le taux d'erreurs résiduel en réception, lié à la dégradation résiduelle du rapport signal-sur-bruit de réception, non compensée par ladite commande de gain.25 D'autres objets et caractéristiques de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description suivante d'un exemple de réalisation, donné à titre d'exemple pour le cas d'une liaison optique, ladite description étant faite en relation avec les dessins ci-30 annexés dans lesquels: les figures 1 et 2 sont des schémas illustrant une liaison de transmission munie d'un système suivant la présente invention, la figure 1 illustrant cette liaison en l'absence de défaillance d'équipement amplificateur, et la figure 2 en cas de défaillance de l'un35 desdits équipements amplificateurs. La liaison de transmission illustrée sur les figures 1 et 2 comporte un équipement d'extrémité-émission, noté 1, un équipement d'extrémitéréception, noté 2, et un ensemble d'équipements intermédiaires, ou répéteurs, dont à titre d'exemple, trois, notés 3 i-l, 3 i et 3 i+l, ont été représentés sur ces figures. Chaque équipement intermédiaire tel que 3 i comporte un équipement amplificateur, en l'occurrence optique, noté loi. Bien que non illustré spécifiquement, l'un et/ou l'autre des équipements d'extrémité pourraient également comporter de tels équipements amplificateurs. L'équipement d'extrémité-émission 1 comporte des moyens de codage correcteur d'erreurs, référencés 4, qui reçoivent les informations numériques à transmettre, notées15 IE. Ces 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 (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, dans l'exemple considéré ici d'une liaison optique, 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 une fibre optique, référencée 6 L'émetteur optique 5 comporte notamment un transducteur électro-optique ainsi qu'éventuellement des 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.35 L'équipement d'extrémité-réception 2 comporte un filtre optique, 7, destiné à rejeter le bruit optique engendré par les équipements amplificateurs optiques, de façon à augmenter le rapport signal-sur- bruit. Le signal optique SR issu de ce filtre optique est appliqué à un récepteur optique, 8, qui délivre des informations numériques IRC, lesquelles sont appliquées à des moyens de décodage correcteur d'erreurs 9 opérant suivant le code choisi pour les moyens de codage correcteur d'erreurs 4. Le récepteur optique 8 comporte notamment un transducteur optoélectronique, des moyens de décision, ainsi qu'éventuellement des moyens permettant de repasser de la forme des informations numériques adaptée à leur transmission sur la liaison optique à la forme initiale. Dans l'exemple considéré ici d'une liaison optique, lesdits équipements amplificateurs optiques peuvent être par exemple des amplificateurs optiques à fibre dopée ou bien des amplificateurs optiques à semi-conducteur Dans le cas par exemple d'amplificateurs optiques à fibre dopée, un équipement amplificateur comporte ainsi une portion de fibre dopée avec des ions de terre rare telle que l'Erbium par exemple, associée à une source optique dite de pompe fournissant à cette portion de fibre dopée un signal optique dit de pompe, lui permettant de réaliser une amplification optique, et de fixer le gain de cette amplification optique.25 Dans cet exemple, une défaillance d'un équipement amplificateur consiste notamment en une défaillance de cette source optique de pompe. Chaque équipement intermédiaire tel que 3 i comporte, outre l'équipement amplificateur loi, des moyens, 13 i, de commande de gain de cet équipement amplificateur, en cas de défaillance d'au moins un autre équipement amplificateur de cette liaison, en vue de compenser la dégradation du rapport signal-sur-bruit de réception, consécutive à une telle défaillance.35 Dans l'exemple d'équipements amplificateurs constitués par des amplificateurs optiques à fibre dopée, lesdits moyens de commande de gain pourront consister en des moyens pour modifier, de façon correspondante, le signal électrique de commande de la source optique de pompe. Suivant l'invention, en cas de défaillance d'un équipement amplificateur, le gain d'au moins un autre amplificateur est donc commandé en vue de compenser la dégradation du rapport signal-sur-bruit de réception consécutive à une telle défaillance Le nombre d'équipements amplificateurs dont on commande ainsi le gain, ainsi que10 leur emplacement sur la liaison par rapport à l'équipement défaillant, peuvent être laissés à l'appréciation de l'opérateur, et être déterminés expérimentalement par exemple, ou par simulation, étant entendu qu'il n'y a, pour chaque cas, pas de solution unique mais de multiples15 possibilités. Dans l'exemple illustré sur la figure 2, et correspondant au cas d'une défaillance de l'équipement amplificateur loi, le gain des équipements amplificateurs loi-1 et 10 i+, est ainsi porté à une valeur, notée Al, 20 supérieure à celle, notée Ao et correspondant au cas, illustré sur la figure 1, d'absence de défaillance d'équipement amplificateur. Dans l'exemple de réalisation illustré sur les figures, chaque équipement intermédiaire tel que 3 i comporte en outre des moyens permettant éventuellement, notamment en cas de dégradation totale de l'équipement amplificateur loi, la mise hors liaison de cet équipement amplificateur, et son remplacement en l'occurrence par une portion de fibre, notée 15 i, ces moyens comportant en l'occurrence deux commutateurs optiques, notés respectivement 14 i, 141 i Dans l'exemple illustré sur la figure 2, les commutateurs 14 i et 14 'i sont ainsi commandés de façon à réaliser une mise hors liaison de l'équipement amplificateur loi. Le code correcteur d'erreurs utilisé sur la liaison permet de réduire, voire supprimer, le taux d'erreurs résiduel en réception, lié à la dégradation résiduelle du rapport signal- sur-bruit de réception, non compensée par ladite commande de gain, et d'ailleurs non complètement compensable par cette commande de gain, du fait que ladite liaison a alors un dimensionnement dégradé par rapport à5 celui, dit nominal, pour lequel elle a été conçue et qui permet de garantir, en réception, un taux d'erreurs inférieur ou égal au taux d'erreurs maximum spécifié par l'utilisateur. On rappelle que ce dimensionnement nominal découle de la théorie de la transmission d'informations, montrant qu'il existe, pour une liaison munie d'équipements amplificateurs intermédiaires, et dans l'hypothèse d'équipements amplificateurs intermédiaires identiques, équidistants, et compensant chacun exactement l'affaiblissement apporté par15 le tronçon de ligne qui le précède, c'est-à-dire dans l'hypothèse de pas dits à gain unitaire (un pas étant défini comme étant constitué d'un équipement amplificateur intermédiaire et du tronçon de ligne qui le précède) une relation entre le rapport signal-sur-bruit en réception et20 certains paramètres caractéristiques de cette liaison, tels que par exemple le nombre de pas et la longueur des pas (une augmentation du nombre de pas, de même qu'une augmentation de la longueur des pas, intervenant par exemple, toutes choses égales par ailleurs, pour augmenter ce taux25 d'erreurs): voir par exemple "Systèmes de Télécommunications-Bases de transmission" P G FONTOLLIET- Collection Technique et Scientifique des Télécommunications- DUNOD. Dans le cas considéré ici de défaillance d'équipement(s) amplificateur(s), lesdites hypothèses n'étant plus vérifiées, y compris une fois ladite commande de gain effectuée, la liaison n'est plus alors dimensionnée suivant ce dimensionnement nominal, mais suivant un dimensionnement dégradé par rapport à ce dimensionnement35 nominal, entraînant une dégradation du rapport signal-sur- bruit de réception, et donc une dégradation du taux d'erreurs en réception (avant décodage correcteur d'erreurs). On rappelle en effet que la théorie de la transmission d'informations numériques montre que le taux d'erreurs en réception, à savoir le rapport entre le nombre de bits faux à l'issue de l'opération de décision effectuée en réception, pour permettre la reconstitution desdites informations, et le nombre total de bits reçus, est, du moins dans l'hypothèse de bruit à statistique gaussienne, lié au10 rapport signal-sur-bruit avant ladite opération de décision (voir par exemple l'ouvrage cité ci-dessus). Le code correcteur d'erreurs utilisé dans le système suivant l'invention permet de faire en sorte que le taux d'erreurs finalement obtenu, c'est-à-dire après décodage15 correcteur d'erreurs, ne dépasse pas le taux d'erreurs maximum spécifié par l'utilisateur Les paramètres caractéristiques de ce code correcteur d'erreurs, et notamment sa capacité de correction, devront donc être déterminés en conséquence, suivant les règles habituelles.20 On rappelle que le taux d'erreurs, s', obtenu en sortie de moyens de décodage correcteur d'erreurs est lié au taux d'erreurs, s, en entrée de ces moyens de décodage correcteur d'erreurs, par une relation du type n E'= S(i+ t)CI -i ( 1-8)i n i=t+ 1 o "n" et "t" sont des paramètres définissant le code correcteur d'erreurs utilisé, "n" désignant la longueur du mot de code, et "t" désignant le nombre d'erreurs corrigibles par mot de code (voir par exemple "Codes correcteurs Théorie et Applications" A Poli, L Huguet,30 MASSON Logique mathématiques informatique). Les commandes de gain effectuées suivant l'invention, ainsi que les éventuelles commandes de mise hors liaison d'équipement(s) amplificateur(s), (notées, sur les figures, respectivement Cl,i et C 2, i pour l'équipement amplificateur35 10 i par exemple) pourront par exemple provenir d'un équipement d'extrémité de ladite liaison, ce dernier recevant, pour l'élaboration desdites commandes, des informations provenant desdits équipements amplificateurs et permettant de détecter une dégradation de leur qualité de transmission, une telle détection pouvant par ailleurs être classique et ne constituant pas en elle-même l'objet de la présente invention. REVENDICATIONS 1/ Système pour rétablir la qualité de transmission d'une liaison de transmission d'informations numériques incluant des équipements amplificateurs, en cas de défaillance d'un 5 ou de plusieurs de ces équipements amplificateurs, caractérisé en ce qu'il comporte: associés à au moins un desdits équipements amplificateurs, ( 10 i), des moyens ( 13 i) pour commander le gain de cet équipement amplificateur, en vue de compenser une dégradation du rapport signal-sur-bruit de réception consécutive à une défaillance d'au moins un autre équipement amplificateur, à l'extrémité-émission de ladite liaison, des moyens ( 4) de codage correcteur d'erreurs opérant sur les informations numériques à transmettre, et à l'extrémité-réception de ladite liaison, des moyens ( 9) de décodage correcteur d'erreurs opérant sur les informations numériques reçues, le code correcteur d'erreurs utilisé par lesdits moyens de codage correcteur d'erreurs et par lesdits moyens de20 décodage correcteur d'erreurs permettant de réduire, voire supprimer, le taux d'erreurs résiduel en réception, lié à la dégradation résiduelle du rapport signal-sur-bruit de réception, non compensée par ladite commande de gain. 2/ Système selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte en outre, associés à au moins un desdits équipements amplificateurs, des moyens ( 14 i, 14 ii, 15 i) de mise hors liaison de cet équipement amplificateur, en cas de défaillance de cet équipement amplificateur.