Brevet FR2711869A1 — publié le 19950505

Dispositif de synchronisation pour réseau de communication optique La présente invention concerne les systèmes de télécommunication à fibres optiques. Elle vise un dispositif de synchronisation de signaux optiques utilisable notamment dans un processeur de paquets de longueur donnée tels que des cellules dans le cadre d'un système fonctionnant en mode de transfert asynchrone (ATM). Un processeur de cellules est un dispositif opto- électronique d'interfaçage entre un réseau optique éventuellement multiplexé en longueur d'onde et un système de commutation ou de routage réalisé en technologie photonique. Il doit pouvoir effectuer l'ensemble des fonctions de délimitation d'en-tête, synchronisation des15 cellules sur une horloge locale, traduction d'en-tête, calcul de nouvel en-tête, génération d'informations de routage interne. Les processeurs de cellules connus pour des systèmes de commutation photoniques mettent en oeuvre des moyens mixtes optiques et électroniques. Leurs dispositifs de synchronisation des cellules réalisent d'abord une détection des signaux optiques puis un traitement des signaux électriques obtenus. Dans le cas o le système de commutation est réalisé en technologie photonique, ces signaux sont ensuite remis sous forme optique par des émetteurs laser. La présente invention a notamment pour buts de diminuer le coût et l'encombrement d'un dispositif de synchronisation de signaux optiques, notamment dans un30 processeur de cellules dans le cadre d'un système de télécommunications à fibres optiques, et d'augmenter la bande passante et la qualité de réception d'un tel système. Dans ces buts elle a pour objet un dispositif de synchronisation pour réseau de communication optique, ce dispositif comportant un organe de retard appliquant des retards à des signaux reçus sous une forme optique, cette forme étant celle d'une onde porteuse de nature optique portant ces signaux, ces retards étant commandés pour assurer la synchronisation de ces signaux sur des instants de référence, ce dispositif étant caractérisé par le fait 5 que cet organe de retard reçoit ladite onde porteuse et lui applique lesdits retards commandés de manière à retarder ces signaux tout en les laissant sous leur forme optique. A l'aide de la figure schématique ci-jointe, on va décrire plus particulièrement ci-après, à titre d'exemple non limitatif, comment la présente invention peut être mise en oeuvre. La figure unique représente une vue d'ensemble d'un dispositif selon la présente invention. Ce dispositif comporte les éléments suivants: - Une entrée de signaux 52 connectée à une fibre optique pour recevoir une onde porteuse de nature optique. Cette onde porte des signaux à transmettre, par exemple des signaux informatifs, tels que des bits, des cellules constituées de bits, des paquets constitués de cellules, ou20 des trames constituées de paquets dans le cadre d'un système de transmission d'informations en mode asynchrone. Ces signaux présentent des instants caractéristiques respectifs tels que le début d'un tel signal, ou une impulsion de repérage temporel insérée dans un tel signal avec un niveau25 de puissance supérieure. Ces instants caractéristiques se succèdent les uns aux autres avec des intervalles de temps qui sont aléatoires mais qui ne présentent que des écarts limités par rapport à des intervalles réguliers ou connus. - Un organe de reconnaissance 54 pour reconnaître et fournir les instants caractéristiques de ces signaux informatifs. Cet organe reçoit pour cela une fraction, de préférence minoritaire, de l'onde porteuse. Il comporte par exemple un organe optoélectronique 53 pour recevoir une fraction de l'onde porteuse et la détecter. Il comporte alors aussi35 un circuit électronique 55 tel qu'un processeur ou un détecteur de seuil pour reconnaître les instants caractéristiques de ces signaux, et pour les fournir sous la forme de signaux électriques au comparateur. - Un organe de retard 2 pour appliquer à ces signaux informatifs des retards commandés. Cet organe est de nature optique. Il retarde les signaux informatifs en recevant, retardant et restituant ladite onde optique sans convertir ces signaux sous forme électronique. Un exemple d'un tel organe sera décrit plus loin. - Une sortie 56 pour recevoir et transmettre les signaux informatifs qui ont été retardés dans l'organe de retard. - Une entrée de référence temporelle 58 pour recevoir des signaux de référence porteurs d'instants de référence. Ces instants de référence se succèdent les uns aux autres avec des intervalles de temps non supérieurs à ceux desdits15 instants caractéristiques. Il en résulte que, pour chaque signal informatif, on peut définir un décalage temporel qui est le temps séparant l'instant caractéristique de ce signal de l'instant de référence suivant. Les signaux de référence sont par exemple fournis par un générateur de référence tel20 qu'un compteur 60. Ce générateur reçoit des impulsions d'horloge, telles que des impulsions de bits 66 et ou des impulsions 68 d'intervalles pour cellules. Il compte ces impulsions pour fournir en réponse les instants de référence au comparateur 62, par exemple sous la forme de signaux25 électriques. - Enfin un comparateur 62, reçoit les instants caractéristiques et les instants de référence. Il fournit pour chacun des signaux informatifs un signal de sélection représentatif du décalage temporel de ce signal informatif.30 Il commande l'organe de retard 2 par ces signaux de sélection pour appliquer à chaque signal informatif un retard égal à son décalage temporel. Il amène ainsi chaque instant caractéristique en coïncidence avec un instant de référence, ce qui réalise la synchronisation qui était35 souhaitée. De préférence l'organe de retard comporte un substrat semi-conducteur 2 intégrant un chemin optique planaire 1. Ce chemin comporte: - une entrée 30.0 pour recevoir l'onde porteuse, - des sorties 30.1. 30.N pour permettre chacune la sortie d'une fraction sortante de cette onde, - et un premier guide 10.1 pour guider cette onde de ladite entrée jusqu'à une première sortie 30.1, un deuxième guide pour guider une fraction restante de cette onde de10 cette première sortie à une deuxième sortie 30.2, un troisième guide 20.3 pour guider une fraction restante de..DTD: cette deuxième sortie à une troisième sortie 30.3, et ainsi de suite jusqu'à une dernière sortie 30.N. Certains au moins desdits guides, et de préférence tous ces guides, comportent15 des amplificateurs 20.1... 20N pour maintenir la puissance de l'onde porteuse sensiblement constante. De préférence le chemin optique 1 est replié sur lui- même entre deux surfaces opposées 3 et 4 formées par le substrat 2. Les sorties 30.1... 30.N de ce chemin sont20 disposées le long d'une surface 3 partiellement réfléchissante. Une surface opposée 4 est munie d'un revêtement réfléchissant la lumière d'une partie à une autre de chaque guide. Le substrat 2 intégre en outre un organe de sélection 64. Ce dernier sélectionne sur commande l'une des sorties 30.1...30.N du chemin optique, et il connecte la sortie sélectionnée à la sortie 56 du dispositif. De préférence encore le comparateur 62 fournit chaque signal de sélection sous une forme codée binaire constituée par une succession de S bits de sélection définissant collectivement une valeur de ce signal. Ces bits sont fournis sur des sorties respectives 62.1...62.9 de ce comparateur. L'organe de sélection 64 présente la forme d'une matrice de N lignes L1...LN et de S colonnes C1...CS.35 Chaque ligne telle que L3 est constituée par un guide optique connectant une sortie respective telle que 30.3 du chemin optique 1 à la sortie 56 du dispositif par l'intermédiaire d'un concentrateur 66. Cette ligne comporte en série une succession de portes optiques telles que P3.1.. .P3.S pouvant chacune être ouverte ou fermée de sorte 5 que cette ligne est ouverte si toutes ses portes sont ouvertes et que cette ligne est fermée si l'une au moins de ses portes est fermée. Chaque porte optique est commandée sous forme binaire en recevant un bit. Elle a reçu une adaptation aux bits zéro ou aux bits un pour être ouverte10 seulement lorsqu'elle reçoit un bit zéro ou pour être ouverte seulement lorsqu'elle reçoit un bit un, respectivement. Chaque colonne telle que C3.3 de la matrice est alimentée par une sortie respective 62.S du comparateur 61. Elle alimente en parallèle par un même bit de sélection une succession de N portes optiques telles que PlS...PNS appartenant respectivement aux N lignes. Les adaptations des portes optiques sont choisies pour faire apparaître une correspondance respective entre les lignes et les valeurs du signal de sélection. Cette correspondance est telle que20 chaque ligne est seule à être ouverte par un signal de sélection dont la valeur présente cette correspondance avec cette ligne. Ces portes optiques sont par exemple constituées par des phototransistors. On peut consulter à ce sujet les documents suivants: - Photonic timeswitching using semiconductor optical amplifier gates and fibre delay line optical buffer - P. MORIN, D. CHIARONI, J.B. JACOB, G. Da LOURA, J.M. GABRIAGUES, B. FERNIER - International Topical Meeting on PHOTONIC SWITCHING - July 1-3,1992 - PHOTONIC SWITCHING.92 - Conference Hall of Academy of Sciences, Minsk, Republic of Belarus. - Y-shaped semiconductor device as a basis for various photonic switching applications - K. WUNSTEL, W. IDLER, M. SCHILLING, G. LAUBE, D. BAUMS, O. HILDEBRAND - OFC'92 Cosponsored by Optical Society of America - IEEE/Communications Society - IEEE/Lasers and Electro-Optics Society TECHNICAL DIGEST, p.125. - Optically Controlled Semiconductor Optical Amplifier Gates - C. JOERGENSEN, T. DURHUUS, B. FERNIER, P. GARABEDIAN, E. DEROUIN, F. LEBLOND, B. MIKKELSEN, K.E. STUBKJAER - ECOC' 92 - Technische Universitât Berlin - Berlin, Germany - Proceedings, volume 1, Regular papers, p.377-380. - Light Amplification Functional Devices - Akio Sasaki.- Optical Computing in Japan - Edited by S. Ishihara - Nova Science Publishers, 1990 Commack. REVENDICATIONS 1/ Dispositif de synchronisation pour réseau de communication optique, ce dispositif comportant un organe de retard appliquant des retards à des signaux reçus sous une5 forme optique, cette forme étant celle d'une onde porteuse de nature optique portant ces signaux, ces retards étant commandés pour assurer la synchronisation de ces signaux optiques sur des instants de référence, ce dispositif étant caractérisé par le fait que cet organe de retard (2) reçoit10 ladite onde porteuse et lui applique lesdits retards commandés de manière à retarder ces signaux tout en les laissant sous leur forme optique. 2/ Dispositif selon la revendication 1, ce dispositif comportant: - une entrée de signaux (52) pour recevoir une onde porteuse de nature optique portant des signaux à transmettre, ces signaux présentant des instants caractéristiques respectifs, ces instants caractéristiques se succédant les uns aux autres avec des intervalles de temps,20 - un organe de reconnaissance (54) recevant une fraction de ladite onde porteuse pour reconnaître et fournir lesdits instants caractéristiques, - ledit organe de retard (2) pour appliquer à ces signaux des retards commandés, - une sortie (56) pour recevoir et transmettre les signaux retardés par ledit organe de retard, - une entrée de référence temporelle (58) pour recevoir des signaux de référence porteurs d'instants de référence, ces instants de référence se succédant les uns aux autres avec30 des intervalles de temps non supérieurs à ceux desdits instants caractéristiques, de sorte que chaque dit signal informatif présente un décalage temporel qui est le temps séparant son instant caractéristique de l'instant de référence suivant, et35 - un comparateur (62) recevant lesdits instants caractéristiques et de référence et fournissant pour chacun desdits signaux à transmettre un signal de sélection représentatif du décalage temporel de ce signal, ce comparateur (62) commandant ledit organe de retard (2) par lesdits signaux de sélection pour lui faire retarder chaque5 signal à transmettre d'un temps égal à son décalage temporel de manière à faire coïncider chaque dit instant caractéristique avec un dit instant de référence. 3/ Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait qu'il comporte en outre un générateur de référence (60) recevant des impulsions d'horloge (66, 68) et les comptant pour fournir en réponse lesdits instants de référence audit comparateur (62). 4/ Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait que ledit organe de retard comporte un substrat semi- conducteur (2) intégrant un chemin optique planaire (1), ce chemin comportant: - une entrée (30.0) pour recevoir ladite onde porteuse, - des sorties (30.1...30.N) pour permettre chacune la sortie d'une fraction sortante de cette onde, - un premier guide (10.1) pour guider cette onde de ladite entrée jusqu'à une première sortie (30.1), un deuxième guide pour guider une fraction restante de cette onde de cette première sortie à une deuxième sortie (30.2), un troisième guide (20. 3) pour guider une fraction restante de cette25 deuxième sortie à une troisième sortie (30.3), et ainsi de suite jusqu'à une dernière sortie (30.N), certains au moins desdits guides comportant des amplificateurs (20.1...20N) pour maintenir la puissance de l'onde porteuse, ledit substrat (2) intégrant en outre un organe de sélection30 (64) pour sélectionner sur commande l'une desdites sorties (30.1...30.N) dudit chemin optique, et pour connecter la sortie sélectionnée à ladite sortie (56) du processeur. / Dispositif selon la revendication 4, caractérisé par le fait que ledit comparateur (62) fournit chaque dit signal de sélection sous une forme codée binaire constituée par une succession de S bits de sélection définissant collectivement une valeur de ce signal et fournis sur des sorties respectives (62.1...62.9) de ce comparateur, ledit organe de sélection (64) présentant la forme d'une matrice de N lignes (L1...LN) et de S colonnes (C1...CS), chaque ligne (telle que L3) étant constituée par un guide optique connectant une sortie respective (telle que 30.3) dudit chemin optique à la sortie (56) dudit dispositif par l'intermédiaire d'un concentrateur (66), cette ligne comportant en série une succession de portes optiques (telles que P3.1...P3.S)10 pouvant chacune être ouverte ou fermée de sorte que cette ligne est ouverte si toutes ses portes sont ouvertes et que cette ligne est fermée si l'une au moins de ses portes est fermée, chaque dite porte optique étant commandée sous forme binaire en recevant un bit et en ayant une adaptation aux15 bits zéro ou aux bits un pour être ouverte seulement lorsqu'elle reçoit un bit zéro ou pour être ouverte seulement lorsqu'elle reçoit un bit un, respectivement, chaque colonne (telle que C3.S) de ladite matrice étant alimentée par une sortie respective (62.S) dudit comparateur20 (62) et alimentant en parallèle par un dit bit de sélection une succession de N dites portes optiques (telles que PlS...PNS) appartenant respectivement aux N dites lignes, lesdites adaptations des portes optiques faisant apparaître une correspondance respective entre lesdites lignes et les25 valeurs dudit signal de sélection, chaque dite ligne étant seule à être ouverte par un signal de sélection dont la valeur présente ladite correspondance avec cette ligne.