Brevet FR2910754A1 — publié le 20080627

PHOTORECEPTEUR La présente invention est relative à un photorécepteur employé dans un système de communication optique utilisant différents protocoles de communication et, plus particulièrement, à un photorécepteur apte à détecter une perte de signal dans un signal optique en suivant la sensibilité de réception. Dans un système de communication optique, des infomiations telles que des paroles, un courrier électronique ou des données électroniques contenant des informations sous forme de texte et d'image, dont le type est constitué par des données transmises sur l'Internet, sont codées sous la forme d'un signal optique conformément à un système de trames déterminé dans un protocole de communication particulier pour être transmises par l'intermédiaire d'une fibre optique. Un photorécepteur a pour fonction de convertir un signal optique codé en un signal électrique. La figure 9 est un schéma représentant la configuration d'un photorécepteur selon la technique antérieure. Comme représenté sur la figure 9, le photorécepteur est connecté à une fibre optique 1 et comporte un circuit de conversion photoélectrique 2, un amplificateur électrique 3 et un circuit de détection 4 de perte de signal optique. Le circuit de détection 4 de perte de signal optique comporte un comparateur 41 et un circuit de détection 42 de signal (circuit de détection de pic). Le circuit de détection 42 de signal est un circuit servant à détecter une composante de signal dans l'amplificateur électrique 3. Plus particulièrement, le circuit de détection 42 de signal utilise une sortie de détection de pic d'une composante de signal. Le comparateur 41 compare une composante de signal détecté par le circuit de détection de signal et une valeur seuil fixe donnée de l'extérieur et délivre le résultat de la comparaison. On va décrire le fonctionnement du photorécepteur selon la technique antérieure. Le circuit de conversion photoélectrique 2 commence par convertir en signal électrique un signal optique transmis par l'intermédiaire de la fibre optique 1. Ensuite, l'amplificateur électrique 3 amplifie le signal électrique converti jusqu'à une amplitude de signal discriminable dans un étage qui succède au photorécepteur. Le circuit de détection 4 de perte de signal optique compare l'amplitude électrique du signal de sortie de l'amplificateur électrique 3 avec la valeur seuil prédéterminée et détermine si, oui ou non, le niveau du signal optique appliqué au photorécepteur est supérieur à la valeur seuil prédéterminée. Le circuit de détection 4 de perte de signal 2910754 2 optique délivre un signal numérique d'après la détermination positive/négative par rapport à la valeur seuil. Le circuit de détection 4 de perte de signal optique sert à détecter une perte de signal optique. Dans un bloc de traitement de signal électrique succédant au 5 photorécepteur, la détection peut s'effectuer à l'aide du résultat de cette détection de perte de signal optique établissant si, oui ou non, il y a éventuellement une anomalie, par exemple du fait d'une rupture sur la ligne de transmission à fibre optique constituant un circuit principal du système de communication optique et établissant si, oui ou non, il y a une éventuelle anomalie dans le fonctionnement du côté 10 émission, par exemple du fait d'une réduction de sortie optique d'un dispositif de transmission optique. Par exemple, dans une situation où une anomalie est survenue dans le circuit, par exemple par suite d'une rupture de la ligne de transmission à fibre optique, l'agencement décrit ci-dessus permet, dans un délai relativement court, l'exécution d'une opération de changement de circuit dans le bloc de traitement de 15 signal électrique qui succède au photorécepteur afin d'éviter une anomalie de communication. Ainsi, la fonction de détection de perte de signal optique du photorécepteur est utile pour l'entretien et la gestion du système de communication optique. Cependant, différents protocoles de communication coexistent dans un 20 système de communication, par exemple depuis un câble optique sous-marin, un réseau interurbain ou autre jusqu'à des réseaux d'abonnés dans des immeubles. Plus particulièrement, dans des circuits dont le type est un système interurbain, on utilise comme protocoles de communication des procédés de codage appelés ITU-T (International Telecommunication Union-Telecommunication sector), SDH 25 (Synchronous Digital Hierarchy) conforme à la norme internationale Bellcore, et SONET (Synchronous Optical Network). Dans les protocoles SDH et SONET, des formats de trame sont déterminés conformément à des procédés de codage uniqque et des débits de transmission correspondant à des multiples de 4 : 155,52 megabits/seconde (Mbps), 622,08 Mbps, 2,48832 Gbps et 9,95328 Gbps sont 30 déterminés d'après la capacité du circuit. Pour des circuits dont le type est un réseau local (LAN) servant de système d'abonnés, il existe un système de trames appelé Ethernet (marque déposée) conforme à la norme internationale IEEE802.3. Dans le système de trames de l'Ethernet (marque déposée), un système de trames conforme à un procédé de codage 35 unique est également spécifié. Par ailleurs, le système Ethernet est divisé en Fast 2910754 3 Ethernet (marque déposée), Giga Bit Ethernet (marque déposée) et 10 Giga Bit Ethernet (marque déposée), ou le débit de transmission est spécifié sous la forme de multiples de 10 : 100 Mbps, 1 Gbps et 10 Gbps, respectivement, en fonction de la capacité du circuit. Il existe d'autres protocoles de communication, par exemple 5 FDDI (Fibre Distributer Data Interface), ESCON (Enterprise System Connection) et FC (Fibre Channel). Non seulement le procédé de codage de signal, mais encore le débit de transmission varient suivant les différents protocoles de communication. La figure 10 est un croquis représentant schématiquement un système de communication utilisant différents protocoles de communication. SDHISONET est 10 utilisé pour un réseau de circuits connectant des immeubles, ce qu'on appelle un réseau de communication interurbain. Pour un réseau local LAN utilisé dans un immeuble, on utilise un protocole de communication tel que l'Ethernet (marque déposée), FDDI, ESCON ou FC. Par conséquent, il est nécessaire qu'un dispositif de transmission optique installé à l'entrée d'un bâtiment soit adapté à chaque protocole. 15 Du point de vue de la limitation du coût d'investissement pour des dispositifs de communication optique, il existe une demande d'un dispositif de transmission optique pouvant fonctionner avec un protocole de communication existant aussi bien qu'avec un nouveau protocole de communication au moyen d'une seule couche physique. 20 Comme décrit plus haut, il existe une demande concernant un dispositif de transmission optique compatible avec de multiples protocoles. Adapter un dispositif de transmission optique à différents protocoles de communication et à différents débits de transmission nécessite d'assurer une caractéristique de signal principal à bande plus large pour l'adaptation de la bande passante d'une ligne de signal principal 25 à la gamme de débits de transmission depuis un bas débit de transmission jusqu'à un haut débit de transmission. Dans les conditions actuelles, la bande est limitée par la capacité du dispositif. Par conséquent, la gamme de débits de transmission réalisable sur une seule couche physique est de 100 Mbps à 2,5 Gbps, et un protocole de communication applicable est déterminé d'après la gamme. 30 On va décrire les performances requises d'un photorécepteur pour un dispositif de transmission optique compatible avec de multiples protocoles. D'une façon générale, la sensibilité de réception (taux d'erreur sur les bits : TEB) représente un indice pour les performances. La sensibilité de réception peut être obtenue d'après le rapport d'une composante de signal et d'une composante de bruit, appelé valeur Q 35 (se reporter, par exemple, à GovindP. Agrawal "Fiber-Optic Communication 2910754 4 Systems", publié par Wiley-Interscience). La figure 11 est un schéma illustrant le principe de la sensibilité de réception, représentant une forme d'onde d'une composante de signal par rapport au temps (côté gauche) et une distribution de probabilité d'une composante de signal (côté droit). La sensibilité minimale de 5 réception désigne la puissance moyenne d'entrée de lumière lorsque le taux d'erreur par bit dépasse une certaine valeur, et une valeur seuil à laquelle le niveau du signal peut être correctement déterminé. On considérera un cas où, dans un signal modulé dans lequel la probabilité de survenance d'un niveau (marque) "1" (taux de marque) est de 112 dans une 10 communication optique utilisant un système de communication numérique, des distributions du bruit par rapport aux niveaux de la marque et du niveau "0" (espace) sont obtenues sous la forme de distributions gaussiennes. Le TEB de la sensibilité de réception d'un photorécepteur est exprimé par l'équation (1) ci-après, dans laquelle ID représente le niveau de discrimination du photorécepteur, Il l'intensité lumineuse du 15 côté marque, Io l'intensité lumineuse du côté espace, ai le bruit autour de l'intensité lumineuse du côté marque, et 6o le bruit autour de l'intensité lumineuse du côté espace. TEB=4x erfcrl' 'D+erfc~ID ' ~ (1) 20 La coïncidence entre les taux d'erreur sur les côtés marque et espace, qui apparaît dans l'équation (2), signifie que le niveau de discrimination du photorécepteur est établi à une valeur optimale de telle sorte que le taux d'erreur dans le code soit très limité indépendamment de la puissance de la lumière reçue. Dans ce 25 cas, le TEB de la sensibilité de réception de lumière du photorécepteur est exprimé par l'équation (3). Il ûID = ID-10 =Q (2) 6t 60 , BER= xerfc2 (3) D'après l'équation (2), le niveau de discrimination ID du photorécepteur est exprimée par l'équation (4). ID= (7011 +(71I0 ..... (4) 60+6l 30 35 2910754 5 L'équation (4) est substituée dans l'équation (2) pour exprimer la valeur de Q comme indiqué par l'équation (5). Q_ IiùIo (5) cri +a) Si le taux d'extinction du signal lumineux reçu est considéré comme infini, Io _ perte de signal optique est le niveau bas, la constante de l'équation (9) pour calculer la valeur seuil 1 est 25 déterminée comme étant A = Y. Ainsi, la valeur seuil, dans le cas d'une transition d'un niveau haut à un niveau bas, et la valeur seuil dans le cas de la transition d'un niveau bas à un niveau haut, sont utilisées de manière sélective dans les mêmes conditions de détermination pour permettre l'établissement d'une différence d'hystérésis dans la détermination délivrée par le circuit de détection 4 de perte de 30 signal optique. Dans la mémoire 53, des valeurs d'hystérésis à établir sont mémorisées à l'avance sous la forme de valeurs de réglage de signal de sortie. Ainsi, le signal de sortie du circuit de détection 4 de perte de signal optique est appliqué au circuit de calcul 52 afin de permettre au circuit de calcul 52 d'extraire de la mémoire 53 la 35 valeur seuil correspondant à l'information de signal d'entrée et la valeur de réglage de 2910754 18 signal de sortie correspondant au signal délivré par le circuit de détection 4 de perte de signal optique et d'effectuer le calcul de la même manière que dans la quatrième forme de réalisation pour délivrer sous une forme numérique la valeur seuil réglée à l'aide du signal de sortie. Le convertisseur N/A 54 convertit en une valeur analogique 5 la valeur numérique délivrée par le circuit de calcul 52 et délivre cette valeur au circuit de détection 4 de perte de signal optique présent dans l'étage suivant. Ainsi, des valeurs d'hystérésis librement sélectionnées peuvent être enregistrées à l'avance dans la mémoire pour réaliser des caractéristiques d'hystérésis présentant une stabilité indépendamment de protocoles de communication même dans des 10 circonstances où les gains du signal dans le circuit de conversion photoélectrique 23 et l'amplificateur électrique 3 et le gain de détection de signal dans le circuit de détection 4 de perte de signal optique varient du fait de protocoles de communication différents. Comme décrit plus haut, le circuit de réglage 5 de seuil peut se factoriser 15 dans une différence arbitraire d'hystérésis sous la forme d'une valeur de réglage de signal de sortie dans le calcul et permet donc d'obtenir une valeur seuil réglée suivant le signal de sortie du circuit de détection 4 de perte de signal optique, ainsi que des informations de signal telles qu'un protocole de communication et un procédé de codage numérique de signal. Ainsi, dans la présente forme de réalisation, une 20 interruption d'un signal optique peut être détecté en suivant la détermination délivrée ainsi que le TEB de la sensibilité de réception. Pour le reste, les effets de base de la présente forme de réalisation sont les mêmes que ceux de la première ou de la troisième forme de réalisation. 25 Septième forme de réalisation La figure 8 est un schéma représentant la configuration d'un photorécepteur selon une septième forme de réalisation de la présente invention. Le photorécepteur selon la septième forme de réalisation comprend un élément formant résistance 24, un amplificateur de tension 25, un convertisseur A/N 26 et une borne d'entrée 55, 30 comme dans la quatrième forme de réalisation, comprend une borne d'entrée 56, un élément de détection 57 de température et un convertisseur A/N 58 comme dans la cinquième forme de réalisation, et applique au circuit de calcul 52, par l'intermédiaire de la borne d'entrée 59, des informations de sortie délivrées par le circuit de détection 4 de perte de signal optique, comme dans la sixième forme de réalisation. Pour le 35 reste, la configuration de la septième forme de réalisation est la même que celle de 2910754 19 n'importe laquelle des première ou troisième formes de réalisation. La septième forme de réalisation produit les mêmes effets que l'une quelconque des première et troisième à sixième formes de réalisation. Dans la mémoire 53 de la septième forme de réalisation sont stockées 5 plusieurs valeurs seuil déterminées de manière exclusive en fonction des informations présentes dans un signal optique, des valeurs de réglage d'énergie lumineuse pour régler la valeur seuil en fonction de l'énergie lumineuse d'entrée, des valeurs de réglage de température pour régler la valeur seuil en fonction de la température ambiante et des valeurs de réglage de signal de sortie en fonction du 10 signal de sortie du circuit de détection 4 de perte de signal optique. Le circuit de calcul 52 calcule une valeur seuil réglée par factorisation de valeurs de réglage. On peut envisager comme procédé de calcul dans le circuit de calcul 52 décrit ci-dessus, (1) un procédé dans lequel une table de valeurs seuil réglées organisée sous la forme d'une matrice à quatre dimensions de valeurs seuil, de valeurs de réglage 15 d'énergie lumineuse, de valeurs de réglage de température et de valeurs de réglage de signal de sortie est constitué à l'avance et enregistré dans la mémoire 53, et dans lequel le circuit de calcul 52 extrait de manière exclusive de la table une valeur seuil réglée d'après les informations du signal d'entrée, l'énergie lumineuse d'entrée, la température ambiante et le signal de sortie ; 20 (2) un procédé dans lequel une expression mathématique ayant comme sortie une valeur seuil réglée est formée, et une valeur de réglage d'énergie lumineuse, la température ambiante, le signal de sortie et une valeur seuil sont substitués comme variables et/ou constantes dans l'expression mathématique pour calculer une valeur seuil réglée, 25 (3) un procédé utilisant une combinaison des procédés (1) et (2) décrits ci-dessus, par exemple un procédé dans lequel une expression mathématique ayant comme sortie une valeur seuil réglée est formée et une valeur primaire réglée délivrée par la matrice en deux dimensions formée de valeurs seuil et de valeurs de réglage d'énergie lumineuse, la température ambiante et le signal de sortie sont 30 substituées comme variables et/ou constantes dans l'expression mathématique pour calculer une valeur seuil réglée, d'autres procédés étant envisageables. L'établissement d'une valeur seuil réglée s'effectue d'après toutes les informations sur les informations d'un signal dont un signal optique/ la température ambiante/ l'énergie lumineuse d'entrée/ le signal de sortie du circuit de détection de 35 perte de signal optique, ce qui permet donc d'établir une valeur seuil réglée et une 2910754 20 hystérésis déterminée d'après un protocole de communication/ la température ambiante/ l'énergie lumineuse d'entrée. Ainsi, une opération stable suivant la sensibilité de réception tout en considérant la température ambiante/ l'énergie lumineuse d'entrée par rapport à 5 plusieurs protocoles de communication même dans un seul photorécepteur peut être réalisée. En outre, la nécessité de changer le photorécepteur en fonction d'un protocole de communication est éliminée pour réduire le montant des dépenses pour le dispositif de communication optique. Revendications 1 Photorécepteur, caractérisé en ce qu'il comprend : un circuit de conversion photoélectrique (2) qui convertit en signal électrique un signal optique d'entrée ; un amplificateur électrique (3) qui amplifie le signal électrique délivré par le circuit de conversion photoélectrique (2) ; un circuit de réglage (5) de seuil qui délivre une valeur seuil en fonction d'informations présentes dans le signal optique ; et un circuit de détection (4) de perte de signal optique qui compare l'amplitude électrique du signal électrique délivré par l'amplificateur électrique (3) avec la valeur seuil délivrée par le circuit de réglage (5) de seuil, et qui délivre les résultats de la comparaison. 2. Photorécepteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le circuit de réglage de seuil (5) comporte une pluralité de commutateurs qui sélectionnent, d'après les informations présentes dans le signal optique d'entrée, parmi une pluralité de valeurs seuil établies à l'avance, et qui délivrent la valeur seuil sélectionnée au circuit de détection (4) de perte de signal optique. 3. Photorécepteur, selon la revendication 1, caractérisé en ce que le circuit de réglage (5) de seuil comporte : une mémoire (53) ayant une pluralité de valeurs seuil déterminées de façon exclusive d'après les informations présentes dans le signal optique d'entrée ; un circuit de calcul (52) qui extrait de la mémoire (53) la valeur seuil correspondant aux informations du signal, et qui délivre sous la forme d'une valeur numérique la valeur seuil extraite ; et un convertisseur numérique-analogique (54) qui convertit en une valeur analogique la valeur numérique délivrée par le circuit de calcul (52), et qui délivre la valeur analogique au circuit de détection (4) de perte de signal optique. 4. Photorécepteur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un circuit de détection d'énergie lumineuse d'entrée qui détecte l'énergie lumineuse d'entrée du signal optique d'entrée, le circuit de réglage de seuil (5) comprenant : une mémoire (53) contenant une pluralité de valeurs seuil déterminées de façon exclusive d'après les infoüitations présentes dans le signal optique d'entrée ; 2910754 22 une mémoire contenant des valeurs de réglage d'énergie lumineuse pour régler la valeur seuil d'après l'énergie lumineuse d'entrée ; un circuit de calcul (52) qui extrait des mémoires la valeur seuil et la valeur de réglage d'énergie lumineuse correspondant aux informations du signal 5 d'entrée et à l'énergie lumineuse d'entrée, et qui délivre comme valeur numérique la valeur seuil réglée par la valeur de réglage d'énergie lumineuse ; et un convertisseur numérique-analogique (54) qui convertit en une valeur analogique la valeur numérique délivrée par le circuit de calcul (52) et qui délivre la valeur analogique au circuit de détection (4) de perte de signal optique. 10 5. Photorécepteur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un circuit de détection de température qui détecte la température ambiante autour du circuit de conversion photoélectrique, le circuit de réglage de seuil comprenant : une mémoire (53) contenant une pluralité de valeurs seuil déterminées 15 de façon exclusive d'après les informations présentes dans le signal optique d'entrée ; une mémoire contenant des valeurs de réglage de température pour régler la valeur seuil d'après la température ambiante ; un circuit de calcul (52) qui extrait des mémoires la valeur seuil et la valeur de réglage de température correspondant aux informations du signal d'entrée 20 et à la température ambiante, et qui délivre comme valeur numérique la valeur seuil réglée par la valeur de réglage de température ; et un convertisseur numérique-analogique (54) qui convertit en valeur analogique la valeur numérique délivrée par le circuit de calcul (52) et qui délivre la valeur analogique au circuit de détection (4) de perte de signal optique. 25 6. Photorécepteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le circuit de réglage de seuil reçoit le signal délivré par le circuit de détection (4) de perte de signal optique et comprend : une mémoire (53) contenant une pluralité de valeurs seuil déterminées d'une manière exclusive d'après les informations contenues dans le signal optique 30 d'entrée ; une mémoire contenant des valeurs de réglage de signal de sortie pour régler la valeur seuil d'après le signal de sortie ; un circuit de calcul (52) qui extrait des mémoires la valeur seuil et la valeur de réglage de signal de sortie correspondant aux informations du signal 2910754 23 d'entrée et au signal de sortie et qui délivre comme valeur numérique la valeur seuil réglée par la valeur de réglage de signal de sortie ; et un convertisseur numérique-analogique (54) qui convertit en valeur analogique la valeur numérique délivrée par le circuit de calcul (52), et qui délivre la 5 valeur analogique au circuit de détection (4) de perte de signal optique. 7. Photorécepteur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre : un circuit de détection d'énergie lumineuse d'entrée qui détecte l'énergie lumineuse d'entrée du signal optique d'entrée ; et 10 un circuit de détection de température qui détecte la température ambiante autour du circuit de conversion photoélectrique, le circuit de réglage de seuil recevant le signal délivré par le circuit de détection (4) de perte de signal optique et comprenant : une mémoire (53) contenant une pluralité de valeurs seuil déterminées 15 d'une manière exclusive d'après les informations contenues dans le signal optique d'entrée ; une mémoire ayant des valeurs de réglage d'énergie lumineuse pour régler la valeur seuil d'après l'énergie lumineuse d'entrée ; une mémoire contenant des valeurs de réglage de température pour 20 régler la valeur seuil d'après la température ambiante ; une mémoire contenant des valeurs de réglage de signal de sortie pour régler la valeur seuil d'après le signal de sortie ; un circuit de calcul (52) qui extrait des mémoires la valeur seuil, la valeur de réglage d'énergie lumineuse, la valeur de réglage de température et la 25 valeur de réglage de signal de sortie correspondant aux informations du signal d'entrée, de l'énergie lumineuse, de la température ambiante et du signal de sortie, et qui délivre comme valeur numérique la valeur seuil réglée par factorisation de chacune des valeurs de réglage ; et un convertisseur numérique-analogique (54) qui convertit en valeur 30 analogique la valeur numérique délivrée par le circuit de calcul (52) et qui délivre la valeur analogique au circuit de détection (4) de perte de signal optique.35