Brevet FR2834402A1 — publié le 20030704

qu'il met en _uvre un dispositif selon l'une quelcouque des revendications 1 à 15. l DISPOSITIF DE COMMUTATION OPTIQUE ET PROCEDE DE COMMANDE DE CE DISPOSITIF La présente invention concerne un dispositif de commutation optique ainsi qu'un procédé de commande de ce dispositif, destinés à étre utilisés au sein d'un réseau de transmission optique. Les réseaux de transmission optique connus utilisant le principe de la commutation optique comportent des n_uds munis de dispositifs de commutation rapide de signaux optiques pour aiguiller des données ou groupes de données de taille fixe ou variable. Les données transmises par 0 groupes sont en général dénommées"paquets" dans un réseau de type Internet, ou "cellules" dans un réseau de type ATM. Le cadre de la présente invention couvre non seulement la commutation par paquets, mais également la commutation de circuit. La commutation optique consiste de manière connue à aiguiller les données, généralement sous la forme d'une modulation d'amplitude d'une onde porteuse optique, d'une liaison optique à une autre en conservant leur nature optique, c'est-à-dire sans passer dans le domaine électrique. Cette commutation est effectuée à l'aide de dispositifs de commutation optique comprenant une matrice de commutation photonique. Dans le cas de la commutation de paquets, ces dispositifs assurent à la fois l'aiguillage des données et la synchronisation des paquets en vue de gérer les conflits de façon à limiter au maximum les pertes de paquets ou de données. Dans le cadre de réseaux de télécommunication optiques utilisant le multiplexage en longueur d'onde (WDM pour "Wavelength Division Multiplexing" en anglais), les matrices sont également prévues pour prendre en compte la dimension spectrale des signaux à commuter, c'est-àdire qu'elles comportent des moyens de sélection et/ou de réallocation spectrale(s) utilisant des dispositifs de sélection et de conversion de longueurs d'onde. Les dispositifs de commutation optique sont constitués d'un certain nombre de composants optiques tels que notamment des coupleurs, des commutateurs spatiaux, des portes optiques à base d'amplificateurs semi- conducteurs, des lignes à retard optique et, dans un contexte WDM, des multiplexeurs/démultiplexeurs et des sources lasers accordables ou non. Les commutateurs doivent par ailleurs assurer un niveau de performance requis en termes de taux d'erreur (BER pour "Bit Error Rate" en anglais) ou de taux de perte de paquets dans le cas de la commutation par paquets (la perte complète de paquets se produit quand aucune ressource 0 physique d'acheminement des paquets n'est disponible). Ceci implique des contraintes de qualité pour les composants utilisés, de sorte que tout chemin optique prévu dans un commutateur, réalisé par couplages en cascade et/ou activation de plusieurs composants sélectionnés, respecte ce niveau de performance. Une solution connue à ce problème consiste lors de la fabrication du dispositif à sélectionner les composants de manière à ne conserver que ceux qui ont les meilleures performances, ce qui diminue de manière importante le rendement de la fabrication et nécessite des tests onéreux. Cet inconvénient est particulièrement critique dans le cas fréquent o les composants sont fabriqués sous forme de barrettes regroupant plusieurs composants élémentaires tels que lasers ou portes optiques. La mise à l'écart d'un seul composant élémentaire conduit à celle d'un barrette entière. Une autre solution consiste à trier puis placer les composants dans le dispositif de façon sélective de sorte que tout chemin ne comporte au maximum par exemple qu'un seul composant ayant de relativement faibles performances. Mais ceci pénalise également le temps donc le coût de fabrication. Le but de la présente invention est donc de mettre au point un dispositif de commutation optique dont les performances sont acceptables o notamment en terme de taux d'erreur et homogènes quel que soit l'état de commutation du dispositif, sans rendre nécessaire une sélection sévère ou une disposition spécifiques des composants ou encore une redondance matérielle. La présente invention propose à cet effet un dispositif de commutation optique comprenant: une matrice de commutation optique comportant: - une pluralité de ports d'entrée - une pluralité de ports de sortie - des moyens de commutation situés entre lesdits ports d'entrée et de 0 sortie cles moyens de commande de ladite matrice de commutation, une pluralité de chemins optiques étant définis entre lesUits ports d'entrée et de sortie de sorte que toute donnée entrant par l'un desdits ports d'entrée puisse être aiguillée sélectivement dans ladite matrice de manière à sortir par l'un desdits ports de sortie, ledit dispositif étant caractérisé en ce qu'il comporte au moins une table de configuration coopérant avec lesdits moyens de commande et dans laquelle sont inscrites des données d'identification de chemins optiques autorisés assurant un taux d'erreur de transmission inférieur à une valeur zo prédéterminée. On peut ainsi fabriquer un dispositif selon l'invention avec les composants disponibles, sans présélection sévère de ces derniers, ni dispositions spécifiques. Il suffit de déterminer après montage les chemins optiques ayant des performances insuffisantes et de les exclure de la table de configuration. De cette manière, les moyens de commande peuvent prendre en compte cette information et aiguiller les données uniquement sur les chemins prédéterminés autorisés, ce qui assure un niveau requis de performances. La programmation de la table de configuration peut étre faite lors de so la fabrication, mais peut également être modifiée en cours d'exploitation du dispositif par mises à jour régulières, de manière à prendre en compte l'évolution du dispositif en cours d'exploitation. Par exemple, si à cause du vieillissement une dégradation de caractéristiques de certains composants rend les performances de certains chemins insuffisantes, il sufffit alors simplement de modifier en conséquence la table de configuration. L'invention tire profit du fait que les ressources de transmission que sont les longueurs d'onde, bandes de longueurs d'onde, fibres ou encore les instants temporels dans le cas de la commutation par paquets peuvent étre " banalisées " en sortie, c'est-à-dire ne sont pas strictement liées à des o destinations spécifiques des signaux à transmettre dans le réseau. En d'autres termes, I'invention offre la possibilité d'interdire les chemins les plus mauvais, mais qui, par la banalisation des ressources, ne sont pas strictement indispensables pour que les informations parviennent à leurs destinataires respectifs. s De manière avantageuse, entre chaque port d'entrée et chaque port de sortie il existe au moins un chemin optique autorisé. Ceci permet de ne pas trop limiter les fonctionnalités du dispositif. Selon un mode de réalisation avantageux, le dispositif selon l'invention peut comprendre une pluralité de tables de configuration zo correspondant respectivement à des classes de qualité de service différentes. En outre, les moyens de commutation peuvent comprendre des moyens de traitement de sig naux optiques multi plexés en long ueur d'onde. Selon un mode de réalisation avantageux, des moyens de conversion de longueurs d'onde sont placés en entrée de la matrice. :s Enfin, I'invention concerne également un procédé de commande d'un dispositif de commutation optique selon l'invention, consistant à activer sélectivement et exclusivement les chemins optiques autorisés. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaAtront dans la description suivante d'un mode de réalisation de la présente invention, donnce à titre illustratif et nullement limitatif. Dans les figures suivantes: - la figure 1 représente de manière schématique un dispositif selon l'invention destiné à étre utilisé dans un réseau WDM à commutation par paquets; - la figure 2 représente un exemple de table de configuration mise en mémoire au sein des moyens de commande du dispositif de la figure l. Dans ces figures, les éléments communs portent les mémes signes de référence. o La figure représente un dispositif 100 selon 1'invention dans le cas d'un réseau WDM à commutation de paquets. Le dispositif comprend une matrice de commutation et une unité électronique de commande associée 2. La matrice possède une pluralité d'entrées et une pluralité de sorties. Pour des raisons de clarté, seules deux s entrées A et B et deux sorties a et b ont été représentées en figure l. Les entrées A et B sont prévues pour recevoir respectivement des signaux optiques WDM d'entrée SA et SB, et les sorties a et b fournissent respectivement des signaux optiques WDM de sortie Sa et Sb. Les signaux SA et SB sont constitués chacun de plusieurs composantes spectrales susceptibles d'étre portées respectivement par n longueurs d'onde d'entrée attribuées à n canaux spectraux. De même, les signaux de sortie Sa et Sb sont formés de composantes spectrales susceptibles d'étre portées respectivement par p longueurs d'onde de sortie. En général, p et n sont égaux et seront pris ultérieurement égaux à trois pour illustrer l'invention. 2 La matrice possédant en général autant d'entrées que de sorties, elle comporte des modules de commutation 3, 3' associés chacun à un ensemble entrée-sortie. Les signaux SA et SB sont couplés respectivement d'une part aux modules 3, 3' par 1'intermédiaire de lignes à retard réglable 1, 1 l' o respectivement, et d'autre part à des moyens de conversion optique/électrique 12, 12' de l'unité de commande 2 par l'intermédiaire de démultiplexeurs 13, 13'. La matrice de commutation 1 comporte, couplés en cascade, des ensembles de lignes à retard 5 appartenant chacun à l'un des modules 3, 3', un commutateur spatial 6 commun, des étages de sélection spectrale 7, des étages de ré-a l location spectra le 8 effectua nt des conversions de longueurs d'onde, et des étages de couplage de sortie 4 pour chacun des modules. L'unité électronique de commande 2 comporte une unité de traitement 9 reliée d'une part aux sorties des moyens de conversion 12, 12' Jo et d'autre part à un circuit de contrôle 10. Dans ce contexte, l'unité de traitement 9 a d'abord pour fonction de décoder les différentes en-têtes de paquets resus pour en extraire les destinations respectives. En fonction de ces informations de destination et d'informations prédéfinies relatives à l'architecture du réseau, un algorithme prévu pour gérer les éventuels conflits est exécuté par l'unité 9 pour déterminer pour chaque paquet reçu porté par chaque longueur d'onde vers quel port de sortie de la matrice et à quel moment le paquet doit étre dirigé. Ces informations sont transmises au circuit de contrôle 10 qui envoie alors des signaux de commande appropriés au commutateur spatial 6 et aux Zo étages de sélection spectrale 7. Ainsi, en fonction de l'état du commutateur spatial 6 et des longueurs d'onde sélectionnées par les différents séiecteurs 7, chaque paquet de données appartenant à un multiplex d'entrée quelconque et porté par une longueur d'onde quelconque peut, après un retard approprié, étre aiguillé vers une sortie quelconque de la matrice et être porté en sortie par une nouvelle longueur d'onde. Il est donc possible de transférer sur une sortie quelconque choisie un paquet choisi appartenant à un canal spectral choisi d'un multiplex d'entrée choisi. Da ns le cas d' un d ispositif de commutation classiq ue, toutes les So ressources de la matrice de commutation 1 gérée par l'unité de commande 2 sont susceptibles d'être utilisées. Cela veut dire que tous les chemins optiques prédéfinis dans le dispositif sont eux aussi susceptibles d'étre utilisés Par contre, selon l'invention l'unité de traitement 9 coopère en outre avec une table de configuration 14 dans laquelle sont identifiés les différents chemins optiques autorisés, c'est-à-dire ceux pour lesquels le taux d'erreur de transmission est inférieur à une valeur prédéterminée. Cette valeur limite de taux d'erreur est normalement imposée au niveau des sorties du dispositif de commutation et résulte d'un cahier des charges convenu. o En pratique, I'identification de ces chemins résulte d'une série de mesures de taux d'erreur de type classique et impliquant tous les chemins possibles par activations successives de ces chemins. En fonction des résultats obtenus et du taux d'erreur limite, on en déduit les chemins optiques autorisés et on constitue la table 14 sous la forme d 'en reg i strem ents da ns u ne mémoi re de do n nées d 'ide ntification de ces chemins. La table ainsi constituée peut étre contenue dans un module de mémoire dédié et dans ce cas, de fason classique, des moyens d'accès sont prévus pour permettre à l'unité de traitement 9 de lire ces données. Selon zo une autre possibilité, la table est simplement contenue dans une zone mémoire réservée d'une mémoire de données appartenant à l'unité de traitement 9. Enfin l'algorithme est bien sûr adapté pour tenir compte de ces informations supplémentaires. Toutes ces adaptations pour mettre en _uvre z I'invention sont à la portée de l'homme du métier et ne nécessitent donc pas d'explications plus détaillées. Selon un mode de réalisation avantageux prenant en compte le fait que le réseau peut étre prévu pour assurer différents niveaux de qualité de service, il peut y avoir plusieurs tables telle que la table 14 correspondant so respectivement à des classes de qualité de service différentes, c'est-à-dire correspondant respectivement à différentes valeurs limites prédéterminées de taux d'erreur de transmission. Ainsi, en fonction de la classe de service à assurer l'algorithme prendra en compte les données inscrites dans la table associée à cette classe de service. Un exemple de table de configuration 14 est illustré schématiquement par la figure 2. Cet exemple correspond à une matrice 1 de commutation spatiale et spectrale à trois ports d'entrée A, B et C et trois ports de sortie a, b et c, avec trois longueurs d'onde possibles \ à \3 pour chaque port d'entrée et de Jo sortie. Ainsi, la matrice présente 81 chemins possibles correspondant aux cases de la table représentée par la figure 2. Après avoir effectué les tests physiques portant sur les différents chemins de la matrice, on constate que certains chemins conduisent à un taux d'erreur trop élevé. Ils doivent donc être interdits. Ceci est représenté par des croix dans les cases correspondantes sur la figure 2. Selon cet exemple, pour atteindre le port b à partir de la longueur d'onde \3 en entrée sur le port A, les longueurs d'ondes \2 et \3 peuvent @tre utilisées au niveau de la sortie b, mais pas la longueur d'onde \. Ainsi, même lorsque certains chemins sont interdits, la connexion complète de la zo matrice est assurée, c'est-à-dire que chaque donnée d'entrée peut tout de même être guidée vers chaque sortie grâce au fait que la ressource physique constituée par la longueur d'onde de sortie est banalisée. On peut noter que cette notion de banalisation de ressources peut s'appliquer également aux ports de sortie, sachant que dans un réseau de transmission il existe généralement plusieurs itinéraires pour atteindre une destination finale. Ainsi, l'interdiction totale d'un port de sortie n'implique pas nécessairement l'impossibilité d'accéder à certaines destinations. De préférence toutefois, pour éviter de retirer trop de fonctionnalités à la matrice 1, on peut assurer par une sélection partielle des composants que pour chaque combinaison entrée-sortie (du type A-a, A-b,..., C-b, C-c) , au moins un chemin optique est disponible. Bien entendu, I'invention n'est pas limitée au mode de réalisation qui vient d'étre décrit. L'invention s'applique tout aussi bien dans un système à commutation de circuit pure que dans un système à commutation spectrale (WDM) et/ou à commutation par paquets. Dans ce dernier cas une ressource supplémentaire banalisée est la ressource temporelle matérialisée par les ensembles de lignes à retard 5 de la figure 1. L'adaptation du dispositif à toutes ces possibilités est à la portée de o l'homme du métier. En outre, il est possible, pour accro^'tre la flexibilité, de placer des convertisseurs de longueur d'onde en entrée de la matrice 1; on peut ainsi modifier par exemple une longueur d'onde d'entrée si l'on constate que certains ports de sortie sont inaccessibles pour cette longueur d'onde Jà d'entrée. On a alors " banalisé " également la longueur d'onde d'entrée. Enfin, on pourra remplacer tout moyen par un moyen équivalent sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS l/ Dispositif de commutation optique (100) comprenant: À une matrice de commutation optique () comportant: - une pluralité de ports d'entrée (A, B) - une pluralité de ports de sortie (a, b) - des moyens de commutation (3, 3') situés entre lesdits ports d'entrée (A, B) et de sortie (a, b) des moyens de commande (2) de ladite matrice de commutation (1), une pluralité de chemins optiques étant définis entre lesdits ports d'entrée (A, B) et de sortie (a, b) de sorte que toute donnée entrant par l'un desdits ports d'entrée (A, B) puisse étre aiguillée sélectivement dans ladite matrice (1) de manière à sortir par l'un desdits ports de sortie (a, b), o ledit dispositif étant caractérisé en ce qu'il comporte au moins une table de configuration (14) coopérant avec lesdits moyens de commande (2) et dans laquelle sont inscrites des données d'identification de chemins optiques autorisés assurant un taux d'erreur de transmission inférieur à une valeur prédéterminée. 2/ Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'entre chaque port d'entrée (A, B) et chaque port de sortie (a, b) il existe au moins un chemin optique autorisé. 2 3/ Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comprend une pluralité de tables de configuration (14) correspondant respectivement à des classes de qualité de service différentes. r 4/ Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de traitement (7, 8) de signaux optiques multiplexés en longueur d'onde. / Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que des moyens de conversion de longueurs d'onde sont placés en entrée de ladite matrice (). 6/ Procédé de commande d'un dispositif de commutation optique selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il consiste à activer