Brevet FR2797369A1 — publié le 20010209

La présente invention concerne de façon générale un récepteur optique pour convertir un signal optique d'entrée en un signal électrique pour la récupération de données et un procédé pour celui-ci dans un système de transmission optique. Une variété de protocoles sont disponibles pour un système de transmission optique, tels que le protocole d'interface de données distribuées à fibres (Fiber Distributed Data Interface ou FDDI), la connectivité de systèmes d'entreprises (Enterprise Systems CONnectivity ou ESCON), le canal à fibres, l'Ethernet gigabits, et le mode de transfert asynchrone (Asynchronous Transfer Mode ou ATM). Différents débits de bits sont utilisés pour les protocoles, parmi lesquels ceux de 125 mégabauds, 155 mégabauds, 200 mégabauds, 622 mégabauds, 1062 mégabauds, 1,25 gigabauds et 2,5 gigabauds. Parmi les protocoles et les débits de bits, un système de transmission optique sélectionne un débit de bits/protocole approprié. Comme le débit de bits d'un signal optique est préétabli dans le système de transmission optique, un récepteur optique dans un relais ou un terminal fonctionne au débit de bits correspondant au protocole sélectionné. La figure 1 est un schéma général d'un récepteur optique classique. Si l'on se réfère à la figure 1, le récepteur optique classique se compose d'un convertisseur opto-électrique 10, d'un amplificateur 20 pour amplifier un signal électrique délivré en sortie par le convertisseur opto-électrique 10, d'un générateur d'horloge 90 pour générer un signal d'horloge de référence en fonction du débit de bits d'un signal optique d'entrée, et d'un circuit de récupération d'horloge et de données 30 pour récupérer un signal d'horloge et des données d'un signal amplifié reçu depuis l'amplificateur 20. Un signal optique est entré sur le convertisseur opto- électrique 10 à un débit de bits préétabli en fonction d'un protocole unique utilisé dans un système de transmission optique correspondant. Par conséquent, le récepteur optique reçoit un signal optique au débit de bits unique. Le circuit de récupération d'horloge et de données 30 reçoit un signal d'horloge à une fréquence unique prédéterminée en fonction du débit de bits du générateur d'horloge 40 et récupère des données et un signal d'horloge à partir du signal d'entrée en fonction du signal d'horloge de référence unique par remise en forme, régénération et reminutage. Récemment, des systèmes de communication optiques ont été développés d'un multiplexage à division dans le temps (Time Division Multiplexing ou TDM) à un multiplexage à division de longueur d'onde (Wavelength Division Multiplexing ou WDM). La configuration à multiplexage à division de longueur d'onde multiplexe une pluralité de canaux à des longueurs d'onde différentes et propage les signaux optiques multiplexés sur une fibre optique unique. Par conséquent, des recherches ont été effectuées sur le multiplexage de signaux optiques dans des canaux différents avec des protocoles et des débits de bits différents dans un seul brin de fibre optique. Du fait d'une demande croissante pour des systèmes de transmission optiques et de l'augmentation du trafic de données, en particulier dans les agglomérations urbaines, un système à multiplexage à division de longueur d'onde destiné à être utilisé dans les agglomérations urbaines devrait être suffisamment souple pour accepter différents formats pour l'interface de données distribuées à fibres, la connectivité de systèmes d'entreprise, le canal à fibres, l'Ethernet gigabits et le mode de transfert asynchrone, qui traitent principalement le trafic de données, et ceux pour la hiérarchie numérique synchrone/réseau optique synchrone (SDH/SONET ou Synchronous Digital Hierarchy/Synchronous Optical NETwork) développés à partir de la transmission vocale. Dans ce contexte, ce que l'on appelle un système à protocole libre a été développé pour accepter des signaux optiques à des débits de bits différents. Par conséquent, les signaux optiques sont récupérés uniquement par mise en forme d'onde, à savoir par remise en forme et régénération, sans récupération de signal d'horloge. Les dépassements de minutage et de bruit résultants augmentent lorsque la traversée de noeuds par un signal optique diminue la qualité de transmission. En particulier, un récepteur ou un émetteur/récepteur confiné à la fonction de remise en forme et de régénération sont limités du point de vue de la distance de transmission du fait de la diminution de la qualité de transmission lorsque différents proto- coles/débits de bits sont utilisés dans un réseau optique. Par conséquent, un objet de la présente invention est de procurer un récepteur optique indépendant du débit de bits pour accepter des signaux optiques à des débits de bits différents et un procédé pour celui-ci. Un autre objet de la présente invention est de procurer un récepteur optique indépendant du débit de bits pour récupérer des données et des signaux d'horloge à partir de signaux optiques reçus à des débits de bits différents, et un procédé pour celui-ci. Un autre objet de la présente invention est de procurer un récepteur optique indépendant du débit de bits et un procédé pour celui-ci, qui puissent accroître la qualité de transmission et la distance de transmission. Ces objets, ainsi que d'autres, peuvent être atteints en procurant un récepteur optique indépendant du débit de bits. Dans le récepteur optique indépendant du débit de bits, un convertisseur opto-électrique convertit un signal optique d'entrée en un signal électrique, une unité d'identification de débit de bits fait subir une opération ou EXCLUSIF au signal électrique reçu depuis le convertisseur opto-électrique avec un signal retardé avec le signal d'entrée d'un temps prédéterminé et détecte un débit de bits à partir du signal ayant subi une opération OU EXCLUSIF, un générateur d'horloge de référence génère un signal d'horloge de référence en fonction du débit de bits détecté, et un circuit de récupération d'horloge et de données récupère un signal d'horloge et des données à partir du signal d'entrée en fonction du signal d'horloge de référence. Les objets, éléments et caractéristiques et avantages ci-dessus de la présente invention, ainsi que d'autres, apparaîtront de façon plus évidente à partir de la description détaillée qui suit, prise en relation avec les dessins joints, dans lesquels la figure 1 est une représentation générale schématique d'un récepteur optique classique ; la figure 2 est un schéma général d'un récepteur optique selon une forme de réalisation de la présente invention ; la figure 3 est un schéma général d'une unité d'identification de débit de bits montrée en figure 2 ; les figures 4A et 4B sont des exemples de formes d'onde délivrées en sortie des blocs fonctionnels, pour décrire le fonctionnement de l'unité d'identification de débits de bits montrée en figure 3 ; et la figure 5 est un graphique montrant la relation entre le débit de bits d'un signal optique et le niveau de sortie en courant continu d'un filtre montré en figure 3. Une forme de réalisation préférée de la présente invention va être décrite ci-dessous en se référant aux dessins joints. Dans la description qui suit, des fonctions ou des constructions bien connues ne sont pas décrites en détail, car elles obscurciraient l'invention par des détails inutiles. Un récepteur optique selon la présente invention reçoit des signaux optiques à des débits de bits différents depuis des systèmes de transmission optiques à distance et détecte les débits de bits des signaux optiques reçus. I1 récupère également les signaux reçus par reminutage à l'aide de signaux d'horloge ayant le même débit de bits avec les données d'entrée extraites des signaux optiques reçus. La figure 2 est un schéma général d'un récepteur optique selon une forme de réalisation de la présente invention. Le récepteur optique est un récepteur à protocole libre indépendant d'un débit de bits, et peut fonctionner avec un signal optique reçu à n'importe quel débit de bits. Si l'on se réfère à la figure 2, le récepteur optique comprend le convertisseur opto-électrique 10 pour convertir un signal optique reçu à n'importe quel débit de bits en un signal électrique, l'amplificateur 20 pour amplifier le signal électrique délivré en sortie du convertisseur opto-électrique 10, une unité d'identifi cation de débit de bits 50 pour identifier un débit de bits à partir du signal reçu, un générateur d'horloge de référence 60 pour générer un signal d'horloge de référence en fonction du débit de bits identifié, et un circuit de récupération d'horloge et de données 70 pour récupérer un signal d'horloge et des données à partir du signal amplifié reçu depuis l'amplificateur 20 au moyen du signal d'horloge de référence généré par le générateur d'horloge de référence 60. Un signal optique est appliqué à un certain débit de bits dans un certain protocole à l'entrée -du convertisseur opto-électrique 10. Le signal optique d'entrée est converti en un signal électrique par le convertisseur opto- électrique 10, et son débit de bits est identifié par l'unité d'identification de débit de bits 50. Le générateur d'horloge de référence 60 comprend une pluralité d'oscillateurs pour générer des signaux d'horloge avec des fréquences différentes, par rapport au cas classique. Ce générateur d'horloge de référence 60 actionne de façon sélective les oscillateurs internes pour générer un signal d'horloge de référence à un débit de bits détecté. Le circuit de récupération d'horloge et de données 70 est un circuit programmable, ce qui constitue une différence par rapport à un circuit de récupération d'horloge et de données classique, pour la remise en forme, la régénération et le reminutage d'un signal d'entrée en fonction du signal d'horloge de référence reçu depuis le générateur d'horloge de référence 60. L'unité d'identification de débit de bits 50 identifie le débit de bits d'un signal d'entrée à partir d'un signal retardé à partir du signal d'entrée d'un temps prédéterminé et d'un niveau de tension produit en faisant subir une opération OU EXCLUSIF au signal d'entrée avec le signal retardé, et en faisant ensuite subir un filtrage passe-bas au signal ayant subi une opération OU EXCLUSIF. Voir la Demande Coréenne N 1999-1264, intitulée "Method and apparatus for identification of transmission rate" pour des détails de l'unité d'identification de débit de bits 50. La structure et le fonctionnement de l'unité d'identification de débit de bits 50 seront décrits en détail en se référant aux dessins joints. La figure 3 est un schéma général de l'unité d'identification de débit de bits montrée en figure 2, et les figures 4A et 4B montrent des signaux délivrés en sortie des blocs fonctionnels, pour décrire le fonction nement de l'unité d'identification de débit de bits montrée en figure 3. Si l'on se réfère aux figures 3, 4A et 4B, l'unité d'identification de débit de bits 50 comprend un générateur de signal d'identification 40a pour retarder un signal d'entrée d'une longue période de temps, comparer le signal original au signal retardé période par période et générer un signal de détection, et une unité de dérivation de débit de bits 40b pour déterminer un débit de bits du signal reçu à partir d'un niveau de tension obtenu par filtrage passe-bas du signal d'identification. Le générateur de signal d'identification 40a comprend un tampon 41 pour dupliquer un signal d'entrée en deux signaux égaux au signal d'entrée, un circuit de retard 42 pour retarder l'une des sorties de tampon d'un temps prédéterminé, et un opérateur 43 pour faire subir une opération OU EXCLUSIF au signal retardé avec le signal d'entrée original et générer un signal d'identification de débit de bits. Dans le générateur de signal d'identification de débit de bits 40a ainsi constitué, le circuit de retard 42 génère un signal (b) retardé à partir d'un signal d'entrée (a) d'un temps prédéterminé D, pour l'entrée du signal (a) avec une période d'impulsion 2T. Ici, D est de T/2, par exemple. L'opérateur 43 génère un signal de détection (c) en faisant subir une opération OU EXCLUSIF au signal d'entrée (a) avec le signal retardé (b). Le signal de détection (c) comporte une pluralité d'impulsions avec des périodes de niveau haut présentées à des intervalles identiques à D. Cependant, la figure 4B illustre un signal d'entrée (a') à un débit de bits différent de celui du signal d'entrée (a) montré en figure 4A. En figure 4B, le débit de bits du signal d'entrée (a') est un quart de celui du signal d'entrée (a) montré en figure 4A, ou, autrement dit, le signal d'entrée (a') a une période d'impulsion T' quatre fois supérieure à T. Le circuit de retard 42 génère un signal (b') retardé par rapport au signal d'entrée (a') de D = T/2, à savoir T'/8. L'opérateur 43 fait subir une opération OU EXCLUSIF au signal d'entrée (a') avec le signal retardé (b') et génère un signal de détection (c'). Le signal de détection (c') comporte une pluralité d'impulsions avec des périodes de niveau haut présentées à des intervalles identiques à D. Si l'on compare la figure 4A et la figure 4B, lorsque les signaux de détection sont générés à l'aide de signaux d'entrée reçus pendant la même période de temps, les impulsions du signal de détection (c) sont un petit nombre de fois supérieures à celles du signal de détection (c'). Autrement dit, les nombres d'impulsions des signaux de détection sont différents du fait des débits de bits différents des signaux d'entrée, et la différence entre les nombres d'impulsions est proportionnelle à la différence entre les débits de bits. Par conséquent, un débit de bits peut être détecté en vérifiant le nombre d'impulsions d'un signal de détection généré pendant un temps prédéterminé. Toutefois, un circuit tel que celui qui peut directement compter les impulsions du signal de détection pour détecter le débit de bits du signal d'entrée est difficile à configurer car le système de transmission optique actuel emploie un débit de bits maximal en unités de gigabauds. Pour remédier à cette limitation, l'unité de dérivation de débit de bits 40b effectue un filtrage passe-bas du signal de détection et détecte le débit de bits à partir du niveau de tension résultant. Si l'on retourne à la figure 3, l'unité de dérivation de débit de bits 40b comprend un filtre 44 pour faire subir un filtrage passe-bas à un signal de détection reçu à partir de l'opérateur 43 du générateur de signal d'identification 40a, un convertisseur analogique/numérique (A/N) 45 pour convertir un signal analogique reçu du filtre 44 en un signal numérique, et un dispositif de détermination 46 pour déterminer le débit de bits à partir de la sortie du convertisseur analogique/numérique 45. La figure 5 est un graphique montrant la relation entre un débit de bits de signal optique et le niveau de sortie du filtre 44 montré en figure 3. En figure 5, les niveaux de tension d'un signal de détection ayant subi un filtrage passe-bas dans le filtre 44 sont montrés en fonction de débits de bits compris entre 100 mégabauds et 2,5 gigabauds. Comme montré en figure 5, comme le niveau de tension augmente de façon linéaire en fonction du débit de bits, le débit de bits peut être déterminé à partir du niveau de tension. Grâce à l'utilisation de l'unité d'identification de débit de bits 50, du générateur d'horloge de référence 60 et du circuit de récupération d'horloge et de données 70, le récepteur optique selon la présente invention peut détecter un débit de bits à partir d'un signal optique au débit de bits reçu à partir d'un système de transmission optique. Comme décrit ci-dessus, le récepteur optique indépendant du débit de bits selon la présente invention détecte un débit de bits à partir d'un signal optique reçu au débit de bits lors de la récupération du signal d'entrée. Par conséquent, il peut accepter des signaux optiques à des débits de bits différents et récupérer des données et un signal d'horloge à partir d'un signal optique d'entrée, de façon à augmenter par conséquent la qualité de transmission et la distance de transmission. De plus, le récepteur optique peut fonctionner de façon adaptative vis-à-vis d'un débit de bits. En particulier, lorsque le récepteur optique est appliqué à un système de transmission à multiplexage à division de longueur d'onde avec d'autres dispositifs fonctionnant avec des débits de bits différents, il n'est pas nécessaire de changer une carte de canal dans le récepteur optique même si les longueurs d'onde affectées aux dispositifs ou à une structure de système doivent être changées. Bien que l'invention ait été montrée et décrite en se référant à une certaine forme de réalisation préférée de celle-ci, les personnes ayant une bonne connaissance de la technique comprendront que différents changements de forme et de détails peuvent y être apportés sans s'écarter de l'esprit et de l'étendue de l'applicabilité de l'invention. REVENDICATIONS 1. Récepteur optique indépendant du débit de bits, caractérisé en ce qu'il comprend un convertisseur opto-électrique (10) pour convertir un signal optique d'entrée en un signal électrique ; une unité d'identification de débit de bits (50) pour faire subir une opération OU EXCLUSIF au signal électrique reçu depuis le convertisseur opto-électrique (10) avec un signal retardé avec le signal d'entrée d'un temps prédéterminé et détecter un débit de bits à partir du signal ayant subi une opération OU EXCLUSIF ; un générateur d'horloge de référence (60) pour générer un signal d'horloge de référence en fonction du débit de bits détecté ; et un circuit de récupération d'horloge et de données (70) pour récupérer un signal d'horloge et des données à partir du signal d'entrée en fonction du signal d'horloge de référence. 2. Récepteur optique indépendant du débit de bits selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'unité d'identification de débit de bits (50) comprend un générateur de signal d'identification (40a) pour retarder le signal d'entrée, comparer le signal retardé au signal d'entrée original période par période, et générer un signal de détection, et une unité de dérivation de débit de bits (40b) pour faire subir un filtrage passe-bas au signal de détection et déterminer le débit de bits à partir du niveau de tension résultant. 3. Récepteur optique indépendant du débit de bits selon la revendication 1, caractérisé en ce que le générateur d'horloge de référence (60) comprend une pluralité d'oscillateurs pour générer des signaux d'horloge de fréquences différentes et actionne de façon sélective les oscillateurs afin de générer le signal d'horloge de référence identique à celui du débit de bits détecté par l'unité d'identification de débit de bits (50). 4. Récepteur optique indépendant du débit de bits, caractérisé en ce qu'il comprend un convertisseur opto-électrique (10) pour convertir un signal optique d'entrée en un signal électrique ; une unité d'identification de débit de bits (50) comportant un générateur de signal d'identification (40a) pour retarder le signal d'entrée, comparer le signal retardé au signal d'entrée original période par période, et générer un signal de détection, et une unité de dérivation de débit de bits (40b) pour faire subir un filtrage passe- bas au signal de détection et déterminer le débit de bits à partir du niveau de tension résultant ; un générateur d'horloge de référence (60) comportant une pluralité d'oscillateurs pour générer des signaux d'horloge de fréquences différentes, pour actionner sélectivement les oscillateurs afin de générer le signal d'horloge de référence identique à celui du débit de bits détecté par l'unité d'identification de débit de bits (50) ; et un circuit de récupération d'horloge et de données (70) pour récupérer un signal d'horloge et des données à partir du signal d'entrée en fonction du signal d'horloge de référence. 5. Récepteur optique indépendant du débit de bits selon la revendication 4, caractérisé en ce que_le générateur de signal d'identification (40a) de l'unité d'identification de débit de bits (50) comprend un tampon (41) pour diviser le signal d'entrée en deux signaux égaux au signal d'entrée, un circuit de retard (42) pour retarder l'une des sorties de tampon d'un temps prédéterminé, et un opérateur (43) pour faire subir une opération OU EXCLUSIF au signal retardé reçu du circuit de retard (42) avec le signal d'entrée original et délivrer en sortie le signal de détection de débit de bits. 6. Récepteur optique indépendant du débit de bits selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'unité de dérivation de débit de bits (40b) de l'unité d'identification de débit de bits (50) comprend un filtre (44) pour faire subir un filtrage passe-bas au signal de détection reçu depuis l'opérateur, un convertisseur analogique/numérique (45) pour convertir un signal analogique reçu depuis le filtre (44) en un signal numérique, et un dispositif de détermination (46) pour déterminer un débit de bits à partir du signal numérique reçu depuis le convertisseur analogique/numérique (45). 7. Procédé de réception de signal optique indépendant du débit de bits, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes . le fait de faire subir une opération OU EXCLUSIF à un signal d'entrée (a ; a') avec un signal (b ; b') retardé par rapport au signal d'entrée (a ; a') d'un temps prédéterminé et déterminer le débit de bits du signal d'entrée (a ; a') par rapport au signal qui a subi une opération OU EXCLUSIF (c ; c') ; la génération d'un signal d'horloge de référence en fonction du débit de bits déterminé ; la récupération d'un signal d'horloge et de données à partir du signal d'entrée au moyen du signal d'horloge de référence.