Brevet FR2830145A1 — publié le 20030328

La présente invention concerne la technologie des transmissions par fibres optiques en général, et décrit plus particulièrement un système permettant d'améliorer la séparation de bandes de longueurs d'ondes dans un mode de transmission où un grand nombre de longueurs d'ondes sont transportées sur une même fibre. Dans les années récentes une énorme demande de bande passante a été suscitée par le déploiement des formes modernes de télécommunications en particu ! ier Internet et son application principale, le WEB ('World Wide Web'), mais aussi de tous les réseaux privés d'entreprises et organismes divers, sans omettre les communications sans fil ('wireless'), en particulier le téléphone portable qui demande en pratique des infrastructures terrestres performantes pour ne pas décevoir l'attente des clients. Pour y faire face, les responsables de la mise en oeuvre des réseaux nécessaires au déploiement de ces nouvelles formes de communication ont rapidement dû avoir recours au transport des signaux porteurs de l'information sous forme optique pour bénéficier d'une part du faible coût des fibres elles-mêmes et d'autre part des très hauts débits qu'on peut atteindre malgré des distances de transmission qui peuvent se mesurer en kilomètres voire en dizaines et même en centaines de kilomètres, sans avoir besoin de régénérer le signal. L'atténuation étant en effet très faible, en particulier dans les fibres dites mono-modes, comparée à ce qui peut être obtenu avec une transmission électrique sur cuivre par exemple. Par ailleurs, une transmission optique évite tous les problèmes liés aux perturbations électromagnétiques qui nécessitent de coûteux circuits de protection et peuvent entraîner de fréquentes erreurs de transmission. Une première étape dans l'utilisation des fibres optiques a consisté essentiellement en des liaisons point à point, entre deux noeuds d'un réseau. Dans cette première étape, le transport s'effectue sur une seule longueur d'onde, le plus souvent aux alentours 1550 nano-mètres (nm), longueur d'onde la mieux adaptée pour un transport sur de grandes distances. Bien que les signaux optiques puissent être modulés jusqu'à de très hautes fréquences, qui doivent être exprimées en giga ou 109 bits par seconde, la quantité d'information à transporter a rapidement excédé la capacité offerte. Si la fibre elle-même est peu onéreuse, son déploiement peut demander beaucoup de main d'oeuvre et s'avérer extrêmement coûteux. Plutôt que de déployer plus de fibres optiques, quand la capacité d'un réseau installé devient insuffisante, la solution a été trouvée dans une meilleure utilisation des fibres déjà en place. La technique dite WDM ('Wavelength Division Multiplexing') a permis, en transmettant des longueurs d'ondes différentes dans une même fibre, de multiplier le nombre de canaux de transmission, complètement indépendants, sur une même fibre physique. En d'autres termes, en transmettant des rayons lumineux de'couleurs' différentes, la bande passante d'une simple fibre est multipliée d'autant. La technique dite DWDM (Dense WDM), qui a vite succédé à WDM, permet ainsi de multiplexer des centaines de canaux, voire plus. Il a été démontré que le routage par groupe de longueurs d'onde ou bandes (par opposition au routage classique par longueur d'onde individuelle) conduit dans la plupart des cas à une réduction du coût global du réseau optique dans la mesure où il permet de partager le coût des fonctions de filtrage et de commutation présents dans les noeuds entre les différentes longueurs d'onde constituant la bande. En outre, parmi les différentes configuration de bandes susceptibles d'être utilisées pour le routage, les bandes de longueurs contiguës ou adjacentes présentent un avantage majeur sur les bandes de longueurs d'ondes entrelacées en ce qu'elles utilisent des fonctions de filtrage simplifiées, moins coûteuses et également plus tolérantes du point de vue des contraintes physiques qu'elles imposent (par opposition, les bandes entrelacées, nécessitent des fonctions de filtrage affectant individuellement chaque longueur d'onde). Ces fibres servent à interconnecter les équipements optiques de communication situés aux nceuds d'un réseau. Un dispositif essentiel à un noeud de réseau est alors un multiplexeur d'insertion et d'extraction optique ou OADM pour 'Optical Add/Drop Multiplexer'. Son but est, comme le nom le suggère, de pouvoir dériver ou dé-multiplexer et insérer ou multiplexer, en mode optique, le trafic local (par exemple, point d'entrée et de sortie d'un réseau secondaire) alors que le reste du trafic doit poursuivre son chemin vers d'autres noeuds du réseau. Cela suppose qu'au moins une longueur d'onde porteuse de l'information locale doit être dérivée et insérée. En pratique, pour les raisons évoquées ci-dessus, ce sont plutôt des bandes de longueurs d'ondes contiguës qui doivent être ainsi dérivées et insérées pour échanger une quantité suffisante d'information avec des applications locales. Ceci est illustré sur la figure 1 qui schématise un démultiplexeur optique ordinaire (100) devant séparer des bandes de longueurs d'ondes au nombre de trois dans cet exemple particulier, Bn (110) représentant un premier groupe de longueurs d'onde Anl, An2,..., Bp (120) représentant un deuxième groupe de longueurs d'onde , pl, Xp2,..., et Bq (130) représentant un troisième groupe de longueurs d'onde q1, À. q2,...,). On notera immédiatement que cette séparation ne peut s'effectuer avec les équipements de démultiplexage ordinaires de bandes de longueurs d'ondes contiguës, sans devoir sacrifier des longueurs d'ondes individuelles (140) entre les bandes de longueurs d'ondes utiles à la propagation des informations. Ceci est dû à la grande proximité des longueurs d'ondes contiguës qui peuvent être transportées avec le mode dit DWDM (impliquant des séparations spectrales entre canaux de 100 GHz, 50 GHz voire 25 GHz) et des limitations inhérentes au pouvoir de discrimination spectral, inter-bandes, du démultiplexeur. Sur la figure 1, la bande passante du démultiplexeur est illustrée par un trapèze (150) ayant des cotés dont la pente n'est pas suffisamment raide. Cette bande passante est assez large pour couvrir les fréquences d'une bande de longueur d'ondes (au nombre de quatre dans cet exemple) mais a une sélectivité cependant insuffisante pour séparer efficacement les canaux inter-bandes (140) et donc empêchant leur utilisation et réduisant de façon significative les capacités de transport sur la fibre optique. C'est pourquoi le but de l'invention est de fournir un système de démultiplexage optique permettant l'utilisation effective de ces longueurs d'ondes inter-bandes qui seraient autrement perdues. L'objet de l'invention est donc un système de démultiplexage optique pour séparer des bandes de longueurs d'ondes adjacentes sans perte des canaux interbandes. Il est caractérisé en ce qu'il comprend un premier étage de filtrage de relativement faible bande passante et de relativement grande sélectivité pour extraire l'ensemble des canaux inter-bandes. Un second étage de filtrage de relativement large bande passante et de relativement faible sélectivité permet d'extraire les bandes de longueurs d'ondes délivrées par le premier étage de filtrage. Le système selon l'invention permet d'utiliser les canaux inter-bandes notamment pour la gestion du réseau et des bandes de longueurs d'ondes. Les buts, objets, ainsi que les caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront mieux de la description détaillée d'un mode préféré de réalisation de cette dernière. illustré par les dessins d'accompagnement dans lesquels : La FIGURE 1 est un diagramme illustrant un mode de transmission de l'art antérieur où un grand nombre de longueurs d'onde est transporté sur une même fibre optique et où les longueurs d'ondes inter-bandes sont perdues. La FIGURE 2 représente un mode de réalisation du système de démultiplexage optique de bandes de longueurs d'onde selon l'invention. La FIGURE 3 représente un mode de réalisation particulier du système de démultiplexage optique selon l'invention. Le principe général de l'invention est décrit avec la figure 2 qui montre que la séparation des bandes de longueurs d'ondes et des canaux inter-bandes reçus sous forme d'une série de longueurs d'ondes contiguës régulièrement espacées en fréquences (200) dans un milieu de propagation commun, une fibre optique (205), doit s'effectuer en deux étages. Le premier des deux étages (210) est destiné à séparer les longueurs d'ondes en deux groupes. L'un des deux groupes, celui du dessus dans l'exemple de la figure 2 (220), comprend alors toutes les longueurs d'ondes interbandes. L'autre, situé en dessous (230), regroupe toutes les longueurs d'ondes des bandes de longueurs d'ondes servant à transporter l'information. Ces bandes sont à leur tour séparées dans le deuxième étage (240). Le démultiplexeur constituant le deuxième étage peut ainsi être sans inconvénient un démultiplexeur ordinaire de bande de longueurs d'ondes contiguës, à faible sélectivité spectrale puisque les longueurs d'ondes inter-bandes, qui ont été préalablement séparées (220) avec une grande sélectivité, deviennent alors utilisables. Le premier étage (210) est de préférence un filtre périodique (ou une cascade de filtres périodiques) ayant une sélectivité suffisante pour séparer les canaux inter-bandes des bandes de longueurs d'ondes elles-mêmes. La réalisation du filtre fait appel à des techniques connues de l'homme de l'art. Elle est cependant détaillée dans l'encart (250) de la figure 2. Ainsi un dispositif courant en optique appelé circulateur (252) (à noter que le circulateur étant un composant coûteux, on peut avantageusement le remplacer par un isolateur suivi d'un simple coupleur), est combiné d'une façon classique à un filtre optique périodique (254), par exemple un filtre dit Fabry-Pérot, pour effectivement obtenir le premier étage (210) dont le pouvoir de séparation spectrale doit donc être suffisant pour permettre l'extraction des canaux inter-bandes (220). Ces derniers apparaissent sur la sortie supérieure (256) du filtre périodique ainsi constitué tandis que les bandes de longueurs d'ondes (230) sont présentes sur la sortie inférieure (258). La figure 3 reprend pour l'essentiel le contenu de la figure 2 et montre que les canaux inter-bandes peuvent à leur tour être séparés en groupes (370,380) de façon analogue aux bandes de longueurs d'ondes contiguës de la figure 2, dans un étage comparable à celui (240) de la figure 2. C'est à dire que l'étage supplémentaire (360) peut être aussi un étage de démultiplexage ordinaire à faible sélectivité puisque, comme déjà mentionné ci-dessus, une première sélection a été opérée dans le premier étage (310). Ainsi, l'invention permet que les canaux inter-bandes puissent être ré-utilisés alors qu'ils étaient normalement perdus. Dans un mode préféré de réalisation de l'invention, ces canaux sont employés au contrôle du réseau lui-même transportant toutes les informations nécessaires à son bon fonctionnement et pour le maintenir à son niveau optimum de performance. Dans un mode de transport DWDM, basé sur les techniques de mélange de nombreuses longueurs d'ondes sur des fibres optiques interconnectant des stations OADM où des bandes de longueurs d'ondes doivent être dérivées localement et d'autres ajoutées, une gestion rigoureuse s'impose pour une utilisation efficace de celles-ci. Cette gestion nécessite un canal ou des canaux de contrôle qui utilisent avantageusement les longueurs d'ondes inter-bandes réutilisables par la mise en oeuvre de l'invention. Enfin on notera que le nombre de canaux inter-bandes, qui est toujours montré comme étant de deux dans les figures 1 à 3 utilisées pour décrire l'art antérieur et l'invention, peut évidemment être différent de ce nombre et qu'il ne s'agit que d'un exemple particulier. Notamment, dans une mise en oeuvre préférée de l'invention on pourra limiter à un seul canal inter-bandes par le choix d'une fonction de filtrage du deuxième étage (240) dans la figure 2, qui l'autorise parce que suffisamment sélective ou parce que le choix des longueurs d'ondes le permet en raison d'un espacement spectral suffisant. On peut alors obtenir une correspondance un pour un entre une bande de longueurs d'ondes et l'un ou l'autre des canaux inter-bandes contiguës, qui peut être utilisé pour son contrôle. REVENDICATIONS 1. Système de démultiplexage optique pour séparer des bandes de longueurs d'ondes adjacentes (110,120 et 130) sans perte (140) des canaux inter-bandes ; caractérisé en ce qu'il comprend : un premier étage de filtrage (210) de relativement faible bande passante et de relativement grande sélectivité pour extraire l'ensemble desdits canaux inter-bandes (220), et un second étage de filtrage (240) de relativement large bande passante et de relativement faible sélectivité pour extraire lesdites bandes de longueurs d'ondes délivrées par ledit premier étage de filtrage. 2. Système de démultiplexage optique selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit premier étage de filtrage (210) est un filtre périodique incluant un circulateur (252) et un filtre périodique de type Fabry-Pérot (254). 3. Système de démultiplexage optique selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend : un étage supplémentaire de filtrage (360) de relativement large bande passante et de relativement faible sélectivité pour extraire, de l'ensemble desdits canaux inter-bandes délivrés par ledit premier étage de filtrage (210), des groupes individuels de canaux inter-bandes. 4. Système de démultiplexage optique selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il n'existe qu'un seul canal inter-bandes entre lesdites bandes de longueurs d'ondes adjacentes.