Brevet FR2837646A1 — publié le 20030926

comprenant Internet, PLMN et PSTN. 1 2837646 Brasseur de sianaux diffusant notamment pour sinnaux optiques La présente invention concerne un brasseur de signaux diffusant spatialement, plus particulièrement adapté aux réseaux de communication optique utilisant la commutation paquet. De manière connue, un réseau de communication optique est constitué de n_uds, chaque n_ud recevant des signaux provenant d'autres n_uds sur ses ports d'entrées et émettant des signaux vers d'autres n_uds à partir de ses ports de sortie. Chaque signal reSu sur un port d'entrée va donc être émis à partir d'un port de sortie vers un autre nceud destiné à recevoir ce signal. Ii doit donc y avoir une correspondance entre les signaux d'entrée resus et les signaux de sortie émis c'est à dire que le signal d'entrée resu sur un certain port doit être judicieusement dirigé vers le bon port de sortie: c'est la fonction d'un brasseur de signaux. Chaque brasseur est un dispositif inclus dans chaque nceud qui oriente chaque signal d'entrée vers le port de sortie qui lui est associé Il s'avère souvent utile de diffuser un même signal d'entrée vers plusieurs ports de sortie, c'est à dire de réaliser des brasseurs capables, pour chaque signal d'entrée, de fournir plusieurs signaux de sortie équivalents à ce signal d'entrée; de tels brasseurs sont appelés brasseurs diffusants. Des brasseurs diffusants sont connus par les articles: " Design and implementation of a fully reconfigurable all-optical cross connoct for high-capacity multi-wavelength transport network "; A. Jourdan et al., IEEE Journal of lightwave technology, vol. 14 n 6, p. ll98 juin 1996 et " A 2.56 Tb/s Throughput packet/cell-based optical switch fabric demonstrator>>, S. Araki et al., ECOC'98, 20-24 September, Madrid Spain. 2 2837646 Ces brasseurs diffusants sont capables de fournir, en réponse à chaque signal d'entrée, un signal de sortie équivalent à ce signal d'entrée sur chacun des ports de sortie du n_ud dans lequel ce signal a été inséré en entrée. Toutefois, de tels brasseurs diffusent le signal vers tous les ports de sortie ce qui entrane des pertes importantes d'informations sur le signal puisque ce dernier va étre divisé en un nombre de signaux égal au nombre de ports de sortie. En outre, il n'est pas nécessaire d'envoyer le signal sur tous les ports de sortie car plusieurs ports sont associés à un méme n_ud de destination qui reSoit alors inutilement plusieurs fois le méme signal. On conna^'t également par le document EP0852437 un réseau de commutation optique, la commutation étant à la fois spatiale et temporelle. Ce document permet de transférer des signaux d'entrée ayant chacun une longueur d'onde définie vers un ou plusieurs n_uds de sortie sans avoir à utiliser de mémoire tampon lorsque deux signaux d'entrée doivent être envoyés su r le méme n_ud de sortie. L'a rchitectu re tel le q ue divulg uée da ns cette demande de brevet comprend un étage de divisionmuliplexage comportant des diviseurs et des multiplexeurs en longueur d'onde, un étage de commutation spatiale comportant des commutateurs matriciels spatiaux et un étage de sélection en longueur d'onde comportant des sélecteurs en longueurs d'onde. Une telle architecture permet de transmettre sélectivement un signal d'entrée vers plusieurs n_uds de sortie sans envoyer ce signal d'entrée vers tous les n_uds de sortie. Cependant, cette architecture utilise le multiplexage pour effectuer la commutation et suppose l'introduction en entrée de chacun des multiplexeurs de signaux de longueurs d'onde différentes. L'introduction en 3 2837646 entrée de signaux multiplexés en longueurs d'onde impliquerait une étape préalable de démultiplexage de ces signaux. De plus, le fait de récupérer en sortie des signaux ayant une longueur d'onde définie impose l'utilisation de sélecteurs en longueur d'onde utilisant des portes optiques. La présente invention vise à fournir un brasseur spatial à N ports d'entrée et P ports de sorties comportant un étage de diffusion et un étage de commutation permettant de limiter la diffusion d'un signal d'entrce à certains ports de sortie utiles, d'éviter une perte d'information sur ce signal o d'entrée et de permettre la diffusion spatiale de signaux d'entrée indépendamment de toute considération spectrale c'est à dire sans utiliser de multiplexage et de sélection en longueurs d'onde. La présente invention propose à cet effet un brasseur spatial à N ports d'entrée et P ports de sorties comprenant . un étage de diffusion comportant au plus N diviseurs de signaux ayant chacun une entrée et C sorties o C est un diviseur entier de P strictement inférieur à P. chaque entrée étant reliée à un desdits N ports d'entrée de sorte que chacun desdits N diviseurs sépare un signal resu sur un desdits N ports d'entrée en C signaux sur lesdites C sorties, un étage de commutation spatiale comportant au plus C modules de commutation spatiale, caractérisé en ce que chacun desUits C modules a N entrées et P/C sorties, lesUites N entrées étant z reliées à N sorties dudit étage de diffusion, chacune desdites N sorties provenant d'un diviseur différent, chacune desUites P/C sorties desdits C modules étant respectivement reliée à un desUits P ports de sortie. Grâce à l'invention, on peut limiter la séparation du signal à la connectivité C, c'est à dire aux nombres C de signaux utiles. On évite ainsi les pertes dues à une division complète du signal, c'est à dire une division en P signaux. En outre, I'invention peut étre utilisée avec tout type de signaux d'entrée, chacun des signaux d'entrée étant orienté spatialement vers des ports de sortie, indépendamment de tout traitement en longueur d'onde. On peut donc également envoyer un signal multiplexé sur différents ports de sortie sans avoir à traiter ce signal en longueur d'onde, par exemple en le o démultiplexant. De plus, le brasseur ntutilise aucune étape de multiplexage entre l'étage de diffusion et l'étage de commutation. Selon un mode de réalisation, le brasseur comporte exactement N diffuseurs et C modules. s De manière avantageuse, chacun desdits C modules comporte des moyens pour relier respectivement chacune de ses dites N entrées à une de ses dites P/C sorties. Selon un premier mode de réalisation, chacun des C modules de commutation est un commutateur matriciel non bloquant à N entrées et P/C sorties. Selon un second mode de réalisation, chacun des C modules de commutation comporte: À K commutateurs matriciels non bloquants à N/K entrées et P/C sorties o K est un diviseur entier de N et; s. P/C commutateurs matriciels non bloquants à K entrées et une sortie, chacune desdites K entrées étant respectivement reliée à une sortie de chacun desdits K commutateurs. 2837646 On réduit ainsi considérablement la taille des matrices par rapport au mode de réalisation précédent ce qui permet une économie de coût importante. Selon une variante, au moins un des C modules de commutation comporte: K commutateurs matriciels non bloquants à N/K entrées et P/C sorties o K est un diviseur entier de N et; À P/C commutateurs matriciels non bloquants à K entrées et une sortie, chacune desdites K entrées étant respectivement reliée à une sortie 0 de chacun desdits Kcommutateurs. Le brasseur peut alors étre sous-équipé c'est à dire que certains modules de commutation comportent moins de K commutateurs ou moins de P/C commutateurs. Ceci permet de limiter le co t de fabrication et d'installation, les commutateurs manquants étant ensuite ajoutés en fonction du besoin. Selon une variante, le nombre N de ports d'entrée peut être égal au nombre P de ports de sortie. Selon une autre variante, K est égal à C. Avantageusement, I'étage de commutation utilise une technologie à base de LiNbO3. Cette technologie permet l'obtention de commutateur non diffusant c'est à dire qu'une entrée est reliée au plus à une sortie. Or, selon l'invention, il n'est pas utile d'utiliser des commutateurs diffusants, la diffusion se faisant au niveau des diviseurs. Ainsi une technologie LiNbO3 se préte très bien à l'invention. 6 2837646 De manière avantageuse, les P/C commutateurs matriciels à K entrées et une sortie sont des commutateurs à semi-conducteur SOA (Semiconductor Optical Amplifier). Avantageusement, chacune des P/C sorties desUits C modules est suivie d'un amplificateur. Un amplificateur permettra en effet de restituer la qualité de signal d'entrée si celui ci a subi des pertes lors de la division et de la commutation malgré sa séparation limitée en entrée. Pour des raisons identiques, chacune des N entrées des N diviseurs peut étre précédée d'un amplificateur. o La présente invention propose également un système de transmission de signaux comportant un brasseur selon l'invention caractérisé en ce que ledit système comporte: À au moins un multiplexeur pour multiplexer M signaux ayant M longueurs d'onde différentes (\i) zo sur M ports d'entrée dudit brasseur. Ainsi, le brasseur selon l'invention peut parfaitement utiliser des amplificateurs EDFA en partageant i'utilisation de ces amplificateurs sur plusieurs des ports d'entrée regroupant judicieusement les signaux d'entrée z ayant des longueurs d'onde différentes. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention appara^'tront dans la description suivante d'un mode de réalisation de l'invention, donné à titre illustratif et nullement limitatif. 7 2837646 Dans les figures suivantes: À La figure représente l'architecture d'un brasseur spatial selon un premier mode de réalisation de l'invention, La figure 2 représente 1'architecture d'un brasseur spatial selon un second mode de réalisation de l'invention, À La figure 3 représente un brasseur spatial selon 1'architecture de la figure 2 avec un même nombre de ports d'entrée et de sortie, Dans toutes les figures, les éléments communs portent les mêmes Jo numéros de référence. La figure 1 représente 1'architecture d'un brasseur spatial Z. Ce brasseur Z inclut N ports d'entrée (EI) amplificateurs de sortie Ds et P ports de sortie (Sj) Les N ports d'entrée (El) d'entrée portant des informations à transmettre en sortie. Les N coupleurs (AI)ISl méme information que le signal d'entrée. Les C commutateurs matriciels (Bj) respectivement chacune des N entrées à une de ses P/C sorties. Un signal d'entrée est d'abord amplifié par l'un des amplificateurs DE. z Le signal d'entrée amplifié est injecté en entrée d'un des N coupleurs (AI) Chacun de ces C signaux est injecté sur une entrée de chacun des C commutateurs matriciels (Bi) de ses P/C sorties. Chaun de ces C signaux commutés est alors amplifié par un des amplificateurs Ds qui le transmet sur l'un des ports de sortie (Sj) On retrouve donc, sur C ports de sortie, C signaux diffusés à partir d'un méme signal d'entrée. Le brasseur Z permet ainsi de diffuser un signal sur C ports de sortie, C étant inférieur strictement à P. afin de restreindre la diffusion du signal d'entrée aux C ports de sortie utiles et non à tous les P ports de sortie. Les commutateurs matriciels peuvent utiliser une technologie à base de LiNbO3. Les amplificateurs DE et Ds sont par exemple des amplificateurs SOA (Semiconductor Optical Amplifier). On peut également utiliser des amplificateurs EDFA (ErUium Doped Fibre Amplifier) non représentés et regrouper l'amplification de M signaux ayant M longueurs d'onde différentes (\i) o M ports d'entrée du brasseur. La figure 2 représente l'architecture d'un brasseur spatial Z tel que représenté en figure à la différence que les C commutateurs matriciels (Bi) Chacun des C modules de commutation (B'i) bloquants (Gj), Chacune des K entrées des P/C commutateurs matriciels non bloquants (Gj), commutateurs matriciels non bloquants (FI) 9 2837646 Le fonctionnement du brasseur est identique à celui décrit en relation avec la figure 1. Les commutateurs matriciels non bloquants (Gj) technologie à base de LiNbO3. La figure 3 représente un brasseur spatial Z selon l'architecture de la figure 2 avec un méme nombre de ports d'entrée et de sortie égal 16 et avec des entiers K et C égaux à 4. Jo En figure 3, le brasseur Z comprend 16 ports d'entrée (E,) les amplificateurs n'ont pas été représentés. s Un brasseur peut également ne pas étre complet, c'est à dire étre sous équipé. Ainsi, pour des raisons de coût de fabrication et d'installation, on peut envisager d'i nstal ler moi ns de diviseurs q ue leu r nom bre maxi mum N ou moins de modules de commutation que leur nombre maximum C. De manière analogue, un module de commutation peut également étre sous zo équipé; ainsi, un module de commutation peut comporter moins de K commutateurs matriciels non bloquants à N/K entrées et P/C sorties ou moins de P/C commutateurs matriciels non bloquants à K entrées et 1 sortie. Les composants manquants sont ensuite ajoutés en fonction des besoins de l'utilisateur. z Bien entendu, I'invention n'est pas limitée au mode de réalisation qui vient d'être décrit. Notamment, on pourra utiliser d'autres technologies concernant les commutateurs matriciels et ies amplificateurs. En outre, le brasseur selon l'invention est aussi bien adapté pour la commutation par paquets que pour la commutation circuit. Enfin, on pourra remplacer tout moyen par un moyen Equivalent sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1- Brasseur spatial (Z) à N ports (Ej) d'entrée et P ports (Sj) de sorties comprenant À un étage de diffusion comportant au plus N diviseurs (Aj) de signaux ayant chacun une entrée et C sorties o C est un diviseur entier de P strictement inférieur à P. chaque entrée étant reliée à un desdits N ports (Ej) d'entrée de sorte que chacun desUits N diviseurs (Aj) sépare un signal reçu sur un desdits N ports d'entrée (Ej) en C signaux sur lesdites C sorties, À un étage de commutation spatiale comportant au plus C modules (Bj, B'j) de commutation spatiale, caractérisé en ce que chacun desdits C modules (Bj, B'j) a N entrées et P/C sorties, lesdites N entrées étant reliées à N sorties dudit étage de diffusion, chacune desdites N sorties provenant d'un diviseur (Aj) différent, chacune desdites P/C sorties desdits C modules (Bj, B'j) étant respectivement reliée à un desdits P ports (Sj) de sortie. 2- Brasseur (Z) selon la revendication 1 comportant exactement N diviseurs (Aj) et C modules (Bj, B'j). 3- Brasseur (Z) selon l'une des revendications 1 ou 2 caractérisé en ce que chacun desdits C modules (Bj, B'j) comporte des moyens pour relier respectivement chacune de ses dites N entrées à une de ses dites P/C sorties. 4- Brasseur (Z) selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que chacun desdits C modules (Bj, B'j) de commutation est un commutateur so matriciel (Bj) non bloquant à N entrées et P/C sorties. - Brasseur (Z) selon l'une des revendications à 3 caractérisé en ce chacun desdits C modules (B'j) de commutation comporte: À K commutateurs matriciels (Fj) non bloquants à N/K entrées et P/C sorties o K est un diviseur entier de N et; À P/C commutateurs matriciels (Gj) non bloquants à K entrées et une sortie, chacune desUites K entrées étant respectivement reliée à une sortie de chacun desdits K commutateurs (Fj). o 6- Brasseur (Z) selon l'une des revendications ou 3 caractérisé en ce qu'au moins un desdits C modules (B'j) de commutation comporte: À K commutateurs matriciels (Fj) non bloquants à N/K entrées et P/C sorties o K est un diviseur entier de N et; À P/C commutateurs matriciels (Gj) non bloquants à K entrées et une sortie, chacune desUites K entrées étant respe*ivement reliée à une sortie de chacun desUits K commutateurs (Fj). 7- Brasseur (Z) selon l'une des revendications 5 ou 6 caractérisé en ce que lesdits P/C commutateurs matriciels (Gi) sont des commutateurs à semi- conducteur SOA (Semiconductor Optical Amplifier) 8- Brasseur (Z) selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que ledit nombre de ports d'entrée N est égale au dit nombre de ports de sortie P. 9- Brasseur (Z) selon l'une des revendications 5 ou 6 caractérisé en ce que K est égal à C. - Brasseur (Z) selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que ledit étage de commutation utilise une technologie à base de LiNbO3. 11- Brasseur (Z) selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que chacune desUites P/C sorties desdits C modules (Bj, B'j) est suivi d'un amplificateur (D5). 12- Brasseur selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que chacune desdites N entrées desdits N diviseurs est précédée d'un amplificateur (DE). 13- Système de transmission de signaux comportant un brasseur (Z) selon l'une des revendications 1 à 12 caractérisé en ce que ledit systéme comporte: À au moins un multiplexeur pour multiplexer M signaux ayant M longueurs d'onde différentes (\i)