Brevet FR2739942A1 — publié le 19970418

Multiplexeur spectral optique à insertion-extraction. L'invention concerne un multiplexeur spectral optique à insertion-extraction, pour : recevoir un multiplex dit entrant comportant une pluralité de porteuses optiques multiplexés spectralement; extraire un multiplex dit extrait; et insérer un multiplex dit à insérer, sur un multiplex dit sortant. Le multiplex à insérer et le multiplex extrait comportent chacun une pluralité de porteuses optiques transmis en parallèle, ou multiplexés spectralement. Chaque porteuse optique peut être modulée par un signal modulant qui peut résulter d'un multiplexage temporel d'une pluralité de canaux. Un tel multiplexeur est utilisable notamment dans des réseaux de transmission optique selon la hiérarchie numérique synchrone. La demande de brevet français n'94 06984, au nom d'ALCATEL CIT, décrit un tel multiplexeur comportant - un premier diffuseur optique recevant le multiplex entrant et le restituant sur N sorties; N étant le nombre maximal de longueurs d'onde respectivement dans le multiplex entrant et dans le multiplex sortant; - un premier ensemble de N filtres accordables couplés respectivement aux N sorties du premier diffuseur pour sélectionner dans le multiplex entrant E porteuse dites extraites et T porteuses dit transmises; les nombres T et E étant variables et au plus égaux à N; - un second diffuseur optique recevant le multiplex à insérer et le restituant sur N sorties; - un second ensemble de N filtres accordables pour sélectionner parmi des porteuses constituant le multiplex à insérer, I porteuses dites à insérer; le nombre I étant variable et au plus égal à N; - un combineur optique pour multiplexer spectralement au plus N porteuses et constituer ainsi un multiplex dit sortant; - N convertisseurs de longueur d'onde, pour fournir au combineur : d'une part, T nouvelles porteuse modulées respectivement par des signaux modulant les T porteuses transmises; et d'autre part I nouvelles porteuses optiques modulées respectivement par des signaux modulant les I porteuses à insérer;I+T étant inférieur ou égal à N; les N nouvelles porteuses ayant des longueurs d'onde distinctes; - N commutateurs optiques à deux entrées et deux sorties, ayant chacun -- une première entrée reliée respectivement à une sortie d'un filtre du premier ensemble; -- une seconde entrée reliée respectivement à une sortie d'un filtre du second ensemble; -- une première sortie reliée respectivement à l'entrée de l'un des convertisseurs de longueur d'onde; -- et une seconde sortie fournissant une porteuse extraite, pour constituer le multiplex extrait; - et des moyens de commande pour commander les N commutateurs optiques et les 2N filtres accordables. Ce dispositif connu permet de choisir indépendamment les longueurs d'onde des porteuses du multiplex entrant et les longueurs d'onde du multiplex sortant; et de choisir indépendamment les longueurs d'onde du multiplex à insérer et les longueurs d'onde du multiplex sortant. I1 permet aussi de diffuser des mêmes signaux vers plusieurs destinataires si chaque commutateur optique permet d'aiguiller une porteuse à la fois vers le multiplex extrait et vers le multiplex sortant. La demande de brevet européen n'0.592.330 au nom d'ALCATEL N.V. décrit une matrice de commutation optique qui présente l'avantage d'être strictement non bloquante et qui permet de réaliser un multiplexeur spectral optique à insertion-extraction, insérable dans une double liaison optique (une liaison pour chaque sens de transmission).Pour chaque sens de transmission cette matrice de commutation optique comporte - un premier étage constitué d'un diffuseur et d'un combineur-diffuseur; le diffuseur recevant un multiplex entrant constitué de quatre porteuses superposées, ayant des longueurs d'onde distinctes, et portant des signaux modulants; ce diffuseur restituant ce multiplex sur quatre sorties de ce diffuseur; le combineur-diffuseur recevant quatre porteuses ayant des longueurs d'ondes distinctes entre elles et éventuellement identiques à celles du multiplex entrant, et portant des signaux modulants; le combineur-diffuseur multiplexant spectralement ces quatre porteuses pour constituer un multiplex à insérer, puis diffusant le multiplex à insérer, sur quatre sorties de ce combineur-diffuseur; - un deuxième étage constitué de quatre commutateurs optiques; deux de ces commutateurs optiques étant dédiés au multiplex extrait, et ayant chacun deux entrées reliées respectivement à une sortie du diffuseur et à une sortie du combineur-diffuseur; deux autres commutateurs optiques étant dédiés au multiplex sortant, et ayant chacun deux entrées reliées respectivement à une sortie du diffuseur et à une sortie du combineur-diffuseur; - un troisième étage constitué d'un premier et d'un second ensemble de quatre filtres accordables; un premier ensemble étant dédié au multiplex extrait et ayant quatre entrées reliées respectivement à quatre sorties des deux commutateurs dédiés au multiplex extrait, et ayant quatre sorties fournissant respectivement quatre porteuses permettant de constituer un multiplex extrait; le second ensemble étant dédié au multiplex sortant et ayant quatre entrées reliées respectivement à quatre sorties des deux commutateurs dédiés au multiplex sortant, et ayant quatre sorties fournissant respectivement quatre porteuses; - un quatrième étage constitué d'un ensemble de quatre convertisseurs de longueur d'onde, ayant quatre entrées reliées respectivement aux quatre sorties du second ensemble de filtres, pour émettre quatre nouvelles porteuse modulées par les mêmes signaux de modulation que ceux des quatre porteuses transmises par le second ensemble de filtres, et permettant de constituer un multiplex sortant; - et des moyens de commande pour commander les quatre commutateurs optiques et les huit filtres accordables. Le but de l'invention est de proposer un multiplexeur à insertion-extraction, strictement non bloquant et protégé contre une panne, d'un commutateur, d'un filtre, ou d'un convertisseur de longueur d'onde, tout en ayant une structure simple à réaliser et à commander. L'objet de 1 ' invention est un multiplexeur spectral optique à insertion-extraction, pour recevoir un multiplex dit entrant et un multiplex dit à insérer, et pour fournir un multiplex dit sortant et un multiplex dit extrait, chacun de ces multiplex comportant une pluralité de porteuses optiques ayant chacune une longueur d'onde distincte dans un même multiplex; comportant - un premier ensemble de filtres, chacun étant accordable sur l'une quelconque des longueurs d'onde possibles pour les porteuse du multiplex entrant et du multiplex à insérer, pour sélectionner, parmi ces porteuses, au moins des porteuses portant des signaux à transmettre sur le multiplex sortant; - un second ensemble de filtres, chaque filtre étant accordable sur l'une quelconque des longueurs d'onde possibles pour les porteuses du multiplex entrant et du multiplex à insérer, pour sélectionner parmi ces porteuses, au moins des porteuses portant des signaux à transmettre sur le multiplex extrait; - des moyens pour transmettre soit le multiplex entrant soit le multiplex à insérer vers toute entrée du premier ou du second ensemble de filtres;; caractérisé en ce que les moyens pour transmettre comportent une pluralité de commutateurs comportant chacun au moins une première sortie couplée respectivement à l'un des filtres du premier ensemble et au moins une seconde sortie couplée respectivement à l'un des filtres du second ensemble. Le multiplexeur ainsi caractérisé présente l'avantage de pouvoir comporter des commutateurs simples, capables seulement de relier une entrée à une seule sortie de ce commutateur, si on n'a pas besoin de réaliser simultanément une transmission vers le multiplex sortant et une transmission vers le multiplex extrait, d'une même porteuse du multiplex entrant ou à insérer. D'autre part, il a l'avantage de pouvoir être sécurisé de façon simple, comme il apparaîtra dans la description ci-dessous. L'invention sera mieux comprise et d'autres détails apparaîtront à l'aide de la description ci-dessous d'un exemple de réalisation et des figures l'accompagnant - la figure 1 représente le schéma synoptique d'un exemple de réalisation du multiplexeur selon l'invention; - et la figure 2 représente le schéma synoptique du même exemple de réalisation, avec des moyens supplémentaires pour constituer une voie de secours. L'exemple de réalisation représenté sur la figure 1 comporte - un diffuseur optique D1 ayant une entrée recevant un multiplex entrant ME constitué de la superposition d'au plus N porteuses susceptibles de porter des signaux modulants, et ayant respectivement N longueurs d'onde distinctes 1,..., kN; et ayant N sorties restituant chacune le multiplex entrant; - un combineur-diffuseur optique D2 ayant N entrées susceptibles de recevoir respectivement au plus N porteuses ayant des longueurs d'onde h"l, ..., #"N, distinctes entre elles, mais éventuellement identiques à #1,..., #N; ces N porteuses, susceptibles de porter des signaux modulants, constituant un multiplex à insérer MI; et ce combineurdiffuseur D2 ayant N sorties, chaque sortie restituant le multiplex à insérer, sous la forme de la superposition de ces N porteuses; - N émetteurs optiques TX1I,...,TXNI susceptibles de fournir respectivement les N porteuses constituant le multiplex à insérer MI, chacun de ces émetteurs étant susceptibles de recevoir un signal électrique représentant une suite de données pour moduler une porteuse optique qu'il émet; chaque émetteur ayant une longueur d'onde fixe et distincte, choisie parmi les N longueurs d'onde x nN; - N commutateurs optiques SW1, ..., SWN, chaque commutateur comportant -- une première entrée optique g reliée respectivement à une sortie du diffuseur D1; -- une seconde entrée optique h reliée respectivement à une sortie du combineur diffuseur D2; -- une entrée de commande, reliée par une liaison non représentée à une sortie de moyens de commande MC; -- une première sortie optique k et une seconde sortie optique j; - un premier ensemble de N filtres optiques F1T,...,FNT; chaque filtre étant accordable sur l'une quelconque des longueurs d'onde #1,...,#N, #"1,...,#"N du multiplex entrant et du multiplex à insérer; et ayant chacun : une entrée optique reliée respectivement à la première sortie k de l'un des commutateurs SW1 à SWN; une entrée de commande reliée par une liaison, non représentée, à une sortie des moyens de commande MC; et une sortie optique; - un second ensemble de N filtres optiques accordables F1E, ...,FNE ; chaque filtre étant accordable sur l'une quelconque des longueurs d'onde #1, ..., #N,#"1,...,#"N du multiplex entrant et du multiplex à insérer; et ayant chacun : une entrée optique reliée respectivement à la seconde sortie j de l'un des commutateurs SW1, ..., SWN; une entrée de commande reliée par une liaison non représentée à une sortie des moyens de commande MC; et une sortie optique; l'ensemble des N sorties de ces filtres étant susceptible de fournir N porteuses pour constituer un multiplex extrait MT; - un ensemble de N convertisseurs de longueur d'onde CL1,...,CLN, chaque convertisseur étant constitué par exemple d'un récepteur optique suivi d'un émetteur optique et ayant une longueur d'onde fixée et distincte, choisie parmi N longueurs d'onde B'1,---,X' N 'N distinctes entre elles et éventuellement identiques à #1,...,#N ou #"1,..., #N"; l'entrée de chaque récepteur étant reliée respectivement à la sortie d'un filtre F1T,...,FNT;; - un combineur optique C1 ayant N entrées, chaque entrée étant reliée respectivement à une sortie de l'un des convertisseurs CL1,...,CLN; et ayant une sortie fournissant un multiplex sortant MS constitué de la superposition des porteuses de longueur d'onde #'1, ..., #'N; - et un ensemble de N récepteurs optiques RX1E,...,RXNE ayant chacun une entrée reliée respectivement à la sortie de l'un des filtres F1E, ..., FNE du second ensemble, et ayant chacun une sortie fournissant un signal électrique représentant les données transmises par la porteuse reçue sur l'entrée de ce récepteur. Dans cette structure, les commutateurs SW1,...,SWN ne sont pas dédiés à la constitution d'un multiplex unique, soit sortant, soit extrait. Chacun des commutateurs SW1,...,SWN permet de transmettre le multiplex entrant ME et le multiplex à insérer MI. Cette transmission peut avoir lieu soit vers un filtre du premier ensemble F1T,...,FNT, soit vers un filtre du second ensemble F1E,...,FNE, soit vers ces deux filtres à la fois, selon le type de commutateur utilisé. Les commutateurs sont utilisables pour ces deux fonctions alternativement ou simultanément. Si on n'a pas besoin de transmettre une même porteuse simultanément vers le multiplex sortant MS, et vers le multiplex extrait MT, les commutateurs SW1,...,SWN peuvent être des commutateurs à deux états seulement - dans un premier état, l'entrée g est reliée à la sortie k et l'entrée h est reliée à la sortie j; - dans un second état, l'entrée h est reliée à la sortie k et l'entrée g est reliée à la sortie j. Si on a besoin de transmettre une même porteuse simultanément vers le multiplex sortant MS et vers le multiplex extrait MT, chaque commutateur doit pouvoir prendre quatre états, les deux états décrits précédents et deux états supplémentaires - dans un troisième état, l'entrée g est reliée simultanément aux sorties k et j; - dans un quatrième état, l'entrée h est reliée simultanément aux sorties k et j. Chaque convertisseur de longueur d'onde CL1,. ..,CLN a pour rôle de recevoir une porteuse susceptible de porter un signal modulant et ayant une longueur d'onde hl, ou... ou #"1,...#"N; et d'émettre une nouvelle porteuse modulée, le cas échéant, par ce signal modulant, et ayant une longueur d'onde fixée, choisie parmi X'N Ces convertisseurs de longueur d'onde permettent de choisir indépendamment le jeu de longueur d'onde #1,...,#N, le jeu X"N et le jeu x'N La portée de l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation dans lesquels le multiplex entrant, le multiplex sortant, le multiplex à insérer, et le multiplex extrait ont chacun le même nombre maximal de longueurs d'onde.Pour un nombre N de commutateurs 2 x 2 (ou des moyens fonctionnellement équivalents), le multiplex entrant et le multiplex sortant comprennent chacun au plus N porteuses. I1 est possible d'insérer I porteuses quel que soit le nombre I inférieur ou égal à N, et d'extraire E porteuses quel que soit le nombre E inférieur ou égal à N. Le nombre d'émetteurs TXI et le nombre d'entrées sur le combineur-diffuseur D2 peuvent chacun être réduits à I. Le nombre de récepteurs RXE et le nombre de filtres FE peuvent chacun être réduits à E. I1 est à la portée de l'Homme de l'Art d'adapter le multiplexeur selon l'invention pour l'insérer dans une double liaison (une liaison pour chaque sens de transmission). I1 peut utiliser par exemple des commutateurs 4x4 communs pour les deux liaisons, comme cela est décrit dans le document EP 0.592.330 mentionné précédemment. Dans certaines applications, le combineur diffuseur D2 peut être constitué d'un combineur et d'un diffuseur distincts et éventuellement distants l'une de l'autre. Tout ou partie des émetteurs TX1I,...,TXNI et des récepteurs RX1E,.. .,RXNE peut être distant des autres éléments constituant le multiplexeur. La figure 2 représente le schéma synoptique du même exemple de réalisation mais avec des moyens supplémentaires permettant de remédier à une panne de l'un des filtres accordables F1T,. . ., FNT, et F1E,. . . , FNE, ou à une panne de l'un des convertisseurs CL1,...,CLN, ou à une panne de l'un des récepteurs optiques RX1E,. ..,RXNE, ou à une panne de l'un des commutateurs SW1,...,SWN. Ces moyens supplémentaires comportent - une sortie supplémentaire sur le diffuseur D1 et une sortie supplémentaire sur le combineur-diffuseur D2; - un commutateur optique supplémentaire, SWs, analogue aux autres commutateurs SW1,...,SWN, et ayant : une première entrée optique reliée à la sortie supplémentaire du diffuseur D1; une seconde entrée optique reliée à la sortie supplémentaire du combineur-diffuseur D2; une entrée de commande, reliée par une liaison, non représentée, à une sortie supplémentaire des moyens de commande MC; une première sortie; et une seconde sortie; T - un filtre supplémentaire F5 ayant : une entrée reliée à la première sortie du commutateur supplémentaire SWs, une entrée de commande, reliée par une liaison non représentée, à une sortie supplémentaire des moyens de commande MC; et une sortie; - un convertisseur de longueur d'onde, supplémentaire, CLS, ayant une entrée optique reliée à la sortie du filtre supplémentaire F3 T et ayant une sortie optique fournissant une porteuse ayant une longueur d'onde fixée XIN+1 I soit distincte des longueurs d'onde x A ' N si le convertisseur CLS a une longueur d'onde, de sortie, fixée, soit choisie égale à l'une des longueurs d'onde #'1,...,#'N, si le convertisseur CLS a une longueur d'onde, de sortie, accordable. - une entrée supplémentaire sur le combineur optique C1, reliée à la sortie du convertisseur supplémentaire CL5; - un second filtre accordable supplémentaire FSE ayant : une entrée optique reliée à la seconde sortie du commutateur supplémentaire SWs; une entrée de commande, reliée par une liaison, non représentée, à une sortie supplémentaire des moyens de commande MC; et une sortie fournissant une porteuse faisant partie du multiplex extrait MT; - et un récepteur optique RXSE ayant une entrée reliée à la sortie du second filtre supplémentaire FSEt et ayant une sortie fournissant un signal électrique. En cas de panne de l'un des commutateurs SW1,...,SWN, le commutateur défectueux peut être remplacé fonctionnellement par le commutateur supplémentaire SWs en appliquant à ce dernier les mêmes signaux de commande que ceux appliqués habituellement au commutateur qui est défectueux. La réalisation de la commande est donc très simple. En cas de panne de l'un des filtres F1T,...,FNT, ou de l'un des convertisseurs CL1,...,CLN, le couple filtreconvertisseur qui comporte un élément défectueux est remplacé fonctionnellement par le couple constitué du filtre supplémentaire F5T et du convertisseur CLS, en appliquant au commutateur supplémentaire SWs les mêmes signaux de commande que ceux qui sont appliqués habituellement au commutateur auquel est relié le couple comportant un élément défectueux. La réalisation de la commande est donc très simple. En cas de panne de l'un des filtres F1E,. . .,FNE ou de l'un des récepteurs optiques RX1E,. . .,RXNE, le couple filtre-récepteur qui comporte un élément défectueux est remplacé fonctionnellement par le filtre supplémentaire FSE et par le récepteur supplémentaire RXSE, en commandant le commutateur supplémentaire SWs par des signaux de commande identiques à ceux appliqués habituellement au commutateur auquel est relié le couple comportant un élément défectueux. La réalisation de la commande est donc très simple. On remarquera que, dans cet exemple de réalisation, il n'y a rien de prévu pour remédier à une panne de l'un des émetteurs TX1I,...,TXNI. Si l'on souhaite en outre pouvoir remédier à une telle panne, il est possible de rajouter encore des moyens supplémentaires non représentés, comportant un émetteur supplémentaire relié à une entrée supplémentaire du combineur-diffuseur D2 et lui fournissant une porteuse de longueur d'onde k"N+1 soit distincte des longueurs d'onde X "N si cet émetteur supplémentaire a une longueur d'onde fixée, soit choisie égale à l'une des longueurs d'onde X "N si cet émetteur supplémentaire a une longueur d'onde accordable. Naturellement on peut prévoir un nombre supérieur d'éléments supplémentaires (commutateurs, filtres, convertisseurs, émetteurs, récepteurs) en adaptant le nombre de sorties du diffuseur D1 et du combineur-diffuser D2, et le nombre d'entrées du combineur-diffuseur D2 et du combineur C1, et en adaptant les moyens de commande MC. I1 est à remarquer que le fait que chaque commutateur permette l'accès aussi bien au multiplex sortant MS qu'au multiplex extrait MT présente deux conséquences avantageuses - I1 n'est pas nécessaire d'utiliser des commutateurs à quatre états, si l'on ne souhaite pas réaliser simultanément la transmission vers le multiplex sortant et la transmission vers le multiplex extrait, d'une même porteuse. - I1 est possible de remédier à une panne de l'un des commutateurs au moyen d'un seul commutateur supplémentaire. La réalisation des moyens de protection contre une défaillance est donc simple REVENDICATIONS 1) Multiplexeur spectral optique à insertionextraction, pour recevoir un multiplex dit entrant (ME) et un multiplex dit à insérer (MI), et pour fournir un multiplex dit sortant (Ms) et un multiplex dit extrait (MT), chacun de ces multiplex comportant une pluralité de porteuses optiques ayant chacune une longueur d'onde distincte dans un même multiplex; comportant - un premier ensemble de filtres (F1T,...,FNT), chacun étant accordable sur l'une quelconque des longueurs d'onde (#1,...,#N #",...,#"N) possibles pour les porteuses du multiplex entrant et du multiplex à insérer, pour sélectionner, parmi ces porteuses, au moins des porteuses portant des signaux à transmettre sur le multiplex sortant (MS); - un second ensemble de filtres (F1E,...,FNE), chaque filtre étant accordable sur l'une quelconque des longueurs d'onde (#1,...,#N, #"1,...,#"N) possibles pour les porteuses du multiplex entrant et du multiplex à insérer, pour sélectionner parmi ces porteuses, au moins des porteuses portant des signaux à transmettre sur le multiplex extrait (MT);; - des moyens (D1, D2, SW1,...,SWN) pour transmettre soit le multiplex entrant (ME) soit le multiplex à insérer (MI) vers toute entrée du premier ou du second ensemble de filtres (F1T,...,FNT;F1E ...,FNE; caractérisé en ce que les moyens pour transmettre comportent une pluralité de commutateurs (SW1,...,SWN) comportant chacun au moins une première sortie (k) couplée respectivement à l'un des filtres du premier ensemble (F1T,...,FNT) et au moins une seconde sortie (j) couplée respectivement à l'un des filtres du second ensemble (F1E,...,FNE). 2) Multiplexeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque commutateur (SW1,...,SWN) permet de relier l'une quelconque de ses entrées (g,h), simultanément à une première sortie (k) de ce commutateur et à une seconde sortie (j) de ce même commutateur. 3) Multiplexeur selon l'une des revendications 1 ou 2, pour un multiplex entrant, un multiplex sortant, un multiplex à insérer, et un multiplex extrait comportant chacun au plus N porteuses ayant des longueurs d'onde distinctes dans un même multiplex, caractérisé en ce que les commutateurs comportent N commutateurs élémentaires (SW1,...,SWN) ayant chacun : deux entrées optiques (g, h), une première sortie optique (k), une seconde sortie optique (j), et une entrée de commande. 4) Multiplexeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens pour transmettre (D1, D2, SW1,...,SWN) comportent en outre - des premiers moyens (D1) pour diffuser sur N sorties de ces premiers moyens le multiplex entrant (ME); - des seconds moyens (D2) pour diffuser sur N sorties de ces seconds moyens le multiplex à insérer (MI); et en ce que lesdits commutateurs (SW1,...,SWN) comportent : N entrées (g) reliées respectivement aux N sorties des premiers moyens pour diffuser (D1), N entrées (h) reliées respectivement aux N sorties des seconds moyens pour diffuser (D2), des entrées de commande, N premières sorties (k), et N secondes sorties (j). 5) Multiplexeur selon la revendication 4, caractérisé en ce que pour permettre de remédier à une panne, il comporte en outre - au moins une sortie supplémentaire sur les premiers moyens (D1) pour diffuser; - au moins une sortie supplémentaire sur les seconds moyens (D2) pour diffuser; - au moins un commutateur supplémentaire (sis) ayant deux entrées supplémentaires, une première et une seconde sortie supplémentaire; - au moins un premier filtre supplémentaire (FST) accordable sur l'une quelconque des longueurs d'onde (#1, ..., #N, #"1,...#"N) possibles pour les porteuses du multiplex entrant et du multiplex à insérer, et ayant : une entrée reliée à la première sortie du commutateur supplémentaire (SWS); une entrée de commande; et une sortie; - au moins un second filtre supplémentaire (FSE) accordable sur l'une quelconque des longueurs d'onde (#1,...,#Nn#"1,...,#"N) possibles pour les porteuses du multiplex entrant et du multiplex à insérer, et ayant : une entrée reliée à la seconde sortie du commutateur supplémentaire; et une sortie fournissant une porteuse pour constituer une partie du multiplex extrait (MT). 6) Multiplexeur selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un ensemble de convertisseurs de longeurs d'onde (CL1,...,CLN) pour fournir des nouvelles porteuses (#'1,...,#'N) modulées respectivement par les mêmes signaux modulants que ceux portés par les porteuses sélectionnées par le premier ensemble de filtres (F1T...FNT); et des moyens (61) pour multiplexer spectralement les nouvelles porteuses fournies par cet ensemble de convertisseurs de longueur d'onde.