Brevet FR2956937A1 — publié le 20110902

EVémenüde réseau optique à multiplexage deUongueuns d'onde L'invention se rapporte au domaine des éléments de réseau pour les réseaux optiques à multiplexage de longueurs d'onde, ouYY[)&k et plus notamment à des noeuds de commutation transparents pour de tels réseaux. ()n applique le qualificatif ofronnporenfo à un système de transmission dans lequel le signal reste dans e domaine optique sans conversion dans le domaine électronique. La transparence dans les réseaux de communication optique est une caractéristique qui permet de réduire le coût des équipements de réseau en supprimant des conversions optique-électrique-optique, et donc des transducteurs correspondants. [}es sous-systèmes utilisés dans les réseouxYV[}M transparents sont notamment les multiplexeurs optiques reconfigurables à insertion-extraction ou ROADM et les brasseurs optiques transparents ou OXC. Pour réaliser de tels sous-systèmes, les équipements connus sous le nom de commutateur à sélection de longueurs d'onde ou WSS NVovelengfh Selediva Switch) présentent un intérêt considérable. En effet, ces équipements permettent de réaliser des noeuds de commutation de degré quelconque ayant une grande flexibilité de configuration avec une structure nettement plus simple qu'en utilisant des composants discrets, un encombrement moindre et une fiabilité élevée. !~s présentent toutefois un coût relativement élevé. []S-A'2008056715 décrit des architectures de noeuds de commutation WDM transparents dans lesquelles des WSS sont utilisés de manière bidirectionnelle pour réaliser des fonctions telles que l'insertion de signaux optiques, l'extraction de signaux optiques et la transmission transparente de signaux optiques entre plusieurs directions. Du fait de l'utilisation bidirectionnelle des WSS, un réglage d'atténuation d'une longueur d'onde affecte les signaux à cette longueur d'onde dans es deux sens de circulation. Dans un mode de réalisation, 'invention fournit un élément de réseau pour un réseau optique à multiplexage de longueurs d'onde, ledit élément de réseau comportant, une première section d'entrée optique destinée à être reliée à un premier élément de réseau voisin pour recevoir un premier trafic entrant depuis le premier élément de 2 réseau voisin, une première section de sortie optique destinée à être reliée audit premier élément de réseau voisin pour transmettre un premier trafic sortant vers le premier élément de réseau voisin, 5 une deuxième section d'entrée optique destinée à être reliée à un deuxième élément de réseau voisin pour recevoir un deuxième trafic entrant depuis le deuxième élément de/éseouvoisin, une deuxième section de sortie optique destinée à être reliée audit deuxième élément de réseau voisin pour transmettre un deuxième trafic sortant vers le deuxième 10 élément de réseau voisin, un premier et un deuxième modules d'insertion et extraction, c~ucun desdits modules d'insertion et extraction comportant : un commutateur à sélection de longueurs d'onde comprenant un port commun et une pluralité de ports sélectionnables, ledit commutateur étant configuré pour laisser 15 passer sélectivement un premier sous-ensemble des longueurs d'onde du réseau optique entre ledit port commun et un premier desdits ports sélectionnables, ledit commutateur étant configuré pour laisser passer sélectivement un deuxième sous-ensemble des longueurs d'onde du réseau optique entre ledit port commun et un deuxième desdits ports sélectionnables, 20 une pluralité de récepteurs optiques reliés au port commun pour recevoir à travers le premier port sélectionnable des signaux optiques Ü des longueurs d'onde appartenant au premier sous-ensemble et à travers le deuxième port sélectionnable des signaux optiques à des longueurs d'onde appartenant au deuxième sous-ensemble, et 25 une pluralité de transmetteurs optiques reliés au port commun pour envoyer à travers le premier port sélectionnable des signaux optiques à des longueurs d'onde appartenant au premier sous-ensemble et à travers le deuxième port sélectionnable des signaux optiques à des longueurs d'onde appartenant au deuxième sous-ensemble, ledit élément de réseau comportant en outre : un premier coupleur optique comportant deux branches bidirectionnelles reliées respectivement ou premier port sélectionnable du premier et du deuxième modules d'insertion et extraction, une branche d'entrée reliée à la première section d'entrée pour faire passer des signaux optiques à extraire vers lesdites deux branches bidirectionnelles et une branche de sortie reliée à la première section de sortie pour faire passer des signaux optiques à insérer depuis lesdites deux branches bidirectionnelles, et ~ un deuxième coupleur optique comportant deux branches bidirectionnelles reliées respectivement au deuxième port séledionnable du premier et du deuxième modules d'insertion et extraction, une branche d'entrée reliée à la deuxième section d'entrée pour faire passer des signaux optiques à extraire vers lesdites deux branches bidirectionnelles et une branche de sortie reliée à la deuxième section de sortie pour 10 faire passer des signaux optiques à insérer depuis lesdites deux branches bidirectionnelles. Selon d'autres modes de réalisation avantageux, l'élément de réseau peut présenter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : ' il comporte une première section de transit optique pour laisser passer un 15 premier trafic de transit entre la première section d'entrée et la deuxième section de sortie et une deuxième section de transit optique pour laisser passer un deuxième trafic de transit entre la deuxième section d'entrée et la première section de sortie. - chacune des première et deuxième sections de transit comporte un module de 20 sélection de longueurs d'onde pour sélectionner le premier, respectivement deuxième, trafic de transit par filtrage des longueurs d'onde du premier, respectivement deuxième, trafic entrant. ' le module de sélection de longueurs d'onde comporte un bloqueur de longueurs d'onde et/ou un commutateur à sélection de longueurs d'onde. 25 - le module de sélection de longueurs d'onde comporte un commutateur a sélection de longueurs d'onde présentant un port commun relié à 1a première, respectivement deuxième, section d'entrée, un premier port sAlocfionnmb~e relié à la deuxième, respectivement première, section de sortie, et un deuxième port sélectionnable relié à la branche d'entrée du premier, respectivement deuxième, 30 coupleur optique. ' le module de sélection de longueurs d'onde comporte un commutateur à sélection de longueurs d'onde présentant un port commun relié à la première, respectivement deuxième, section de sortie, un premier port sélectionnable relié à la deuxième, respectivement première, section d'entrée, et un deuxième port sélectionnable relié à la branche de sortie du premier, respectivement deuxième, coupleur optique. - la branche d'entrée du premier, respectivement deuxième, coupleur optique est ~ neliàe6 10 première, respectivement deuxième, section d'entrée par un diviseur de puissance pour prélever ledit premier, respectivement deuxième, trafic entrant. - la branche de sortie du premier, respectivement deuxième, coupleur optique est reliée à Ici première, respectivement deuxième, section de sortie par un \0 combineur de puissance. - la branche d'entrée du premier, respectivement deuxième, coupleur optique comporte un isolateur optique. - les longueurs d'onde que disse passer le premier port sélectionnable du commutateur à sélection de longueurs d'onde du premier module d'insertion et 15 extraction sont différentes des longueurs d'onde que ~oisse passer le premier port sélechonnob!edu cornrnuhzfeurb sélection de longueurs d'onde du deuxième module d'insertion et extraction et les longueurs d'onde que laisse passer le deuxième portséledionnoble du connmutofeorÜ sélection de longueurs d'onde du premier module d'insertion et extraction sont différentes des longueurs 20 d'onde que laisse passer le deuxième port sélectionnable du commutateur à sélection de longueurs d'onde du deuxième module d'insertion et extraction. Une idée à la base de l'invention est de réaliser un élément de réseau transparent à l'aide d'un nombre restreint de WSS. []ne autre idée à la base de l'invention est d'obtenir un tel élément de réseau qui présente une flexibilité de 25 configuration élevée, par exemple pour faire face à des situations telles que charge élevée du réseau, faible nombre de canaux disponibles, défaillance de transmetteurs ou de récepteurs ou contraintes sévères sur les puissances des signaux transmis ou reçus. L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, détails, caractéristiques et 30 avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description suivante de p~usieum modes de réalisation particuliers de l'invention, donnés uniquement à titre illustratif et non imitatif, en référence aux dessins annexés. Sur ces dessins : La figure l est une représentation schématique fonctionnelle d'un premier mode de réalisation de l'invention, La figure 2 est une représentation schématique fonctionnelle d'un deuxième mode de réalisation de l'invention. 5 On rappelle qu'un commutateur à sélection de longueurs d'onde est un équipement comportant une pluralité de ports séledionnables et au moins un port commun et pouvant remplir une fonction de multiplexage programmable ou de démultiplexage programmable. Lorsqu'il agit en tant que démultiplexeur, les ports sélectionnables servent de sorties et le port commun sert d'entrée commune. Le 10 commutateur à sélection de longueurs d'onde est capable d'aiguiller chaque signal optique reçu sur son entrée commune, de façon sélective en fonction de la longueur d'onde de ce signal et d'un signal de commande, vers l'une de ses sorties. Cet équipement réalise ainsi une fonction de démultiplexage programmable sur des signaux optiques à des longueurs d'onde optiques différentes, lesquelles sont 15 alignées sur une grille prédéterminée, permettant ainsi que chaque signal optique préoentd l'entrée commune soit dirigé vers l'un des ports de sortie en fonction de sa longueur d'onde et d'une commande. Chaque port de sortie peut donc recevoir sélectivement un conol présent à l'entrée commune, plusieurs canaux présent à ~'entrée commune ou aucun canal. La fonction de suppression ou de blocage d'un 20 canal peut être intégrée par construction dans un commutateur à sélection de longueurs d'onde. Dans ce cos, le canal est orienté vers un endroit spécifique du connnmutoteurd sélection de longueurs d'onde où il est absorbé. Certains modèles de WSS sont aussi capables de transmettre simultanément un même canal vers plusieurs ports /nnulficosM. 25 Ce même équipement peut aussi réaliser la fonction inverse, i.e. le multiplexage programmable, en échangeant les rôles des sorties et de l'entrée. Dans ce cos, les ports mélediannoblas servent d'entrées et le port commun sert de sortie commune. Le commutateur à sélection de longueurs d'onde est capable d'aiguiller des signaux optiques reçus sur les entrées, sélectivement en fonction des longueurs ~0 d'onde et des entrées respectives et en fonction d'un signal de commande, vers la sortie commune de cet équipement. Il convient bien entendu que les signaux optiques aiguillés vers la sortie commune aient des longueurs d'onde différentes. L'équipement réalise alors une onction de multiplexage programmable permettant de fournir en 6 sortie un signal sélectionné parmi es signaux reçus sur les entrées ou un multiplex de sortie constitué d'un ensemble de signaux sélectionnés parmi les signaux reçus. Sur choque port d'entrée, on peut envoyer un canal, plusieurs canaux ou aucun canal. Dans le cas où une fonction de blocage est mise en oeuvre, un signal présent sur un ~ port d'entrée peut être bloqué et absorbé. La figure 1 représente un ROADM 10 ayant une architecture générale de type diffusion et sélection /broodoomf and select) et agencé entre un premier noeud voisin 100 et un deuxième noeud voisin 200, Le ROADM 10 peut échanger des signaux optiques multiplexés en longueurs d'onde avec le noeud voisin 100 à travers 10 une fibre optique d'entrée 1 et une fibre optique de sortie 2 et avec le noeud voisin 200 à travers une fibre optique d'entrée 3 et une fibre optique de sortie 4. Les fonctions principales du ROADM 10 sont l'extraction de signaux optiques, pour démoduler localement des signaux reçus depuis les autres noeuds à des canaux de longueurs d'onde choisis, l'insertion de signaux optiques, pour transmettre à d'autres l~ noeuds des signaux engendrés localement à des canaux de longueurs d'onde choisis, et la transmission transparente de signaux optiques, pour laisser passer du trafic en transit entre les deux noeuds 100 et 200 à des canaux de longueurs d'onde choisis. Un avantage de l'architecture de type diffusion et sélection est la capacité d'assurer conjointement l'extraction et la transmission transparente d'un signal donné drop 20 and continue). A partir de la fibre d'entrée 1, un coupleur optique 5 de type lu7 diffuse la totalité du trafic entrant à la fois vers une ligne de transit 9 et vers une branche d'entrée 7 d'un coupleur optique 8 de type 2x2. La ligne de transit 9 est relié à un port d'entrée d'un WSS 6 monté comme multiplexeur programmable et dont la sortie 25 est reliée à la fibre de sortie 4. Une autre entrée du WSS 6 est reliée à une branche de sortie 10 d'un coupleur optique ll de type 2x2 pour insérer du trafic sur la 1igne de sortie 4. Le WSS 6 permet donc, par sa configuration interne résultant de sa programmation, de laisser passer sélectivement vers la fibre de sortie 4, d'une part 30 des canaux de longueurs d'onde constituant un trafic en transit depuis la fibre d'entrée 1 et, d'autre part, des canaux de longueurs d'onde constituant un trafic à insérer depuis le coupleur Il, dont la fonction sera expliquée plus bas. Ces canaux 7 de longueurs d'onde doivent être distincts pour éviter des brouillages mutuels (collisions). A partir de la fibre d'entrée 3, un coupleur optique non coloré 12 de type 1x2 diffuse la totalité du trafic entrant à la fois vers une ligne de transit 13 et vers une 5 branche d'entrée 14 du coupleur optique 11. La ligne de transit 13 est relié à un port d'entrée d'un WSS 15 monté comme multiplexeur programmable et dont la sortie est reliée à la fibre de sortie 2. Une autre entrée duYYSS 15 est reliée à une branche de sortie 16 du coupleur optique 8 pour insérer du trafic sur la ligne de sortie 2. Le WSS 15 permet donc, par sa configuration interne résultant de sa lO programmation, de laisser passer sélectivement vers la fibre de sortie 2, d'une part des canaux de longueurs d'onde constituant un trafic en transit depuis la fibre d'enfrée3 et, d'autre part, des canaux de longueurs d'onde constituant un trafic à insérer depuis le coupleur 8. Ces canaux de longueurs d'onde doivent être distincts pour éviter des brouillages mutuels (collisions 15 Le coupleur optique 8, respectivement 11, fonctionne de manière bidirectionnelle et est relié par deux branches bidirectionnelles 21 et 22, respectivement 23 et 24, à deux modules d'insertion et extraction 30 et 40. [}uns le sens de l'extraction des signaux, le coupleur 8 diffuse le trafic entrant qu'il reçoit à travers la branche d'entrée 7 vers les deux branches 21 et 22. Dans le sens de 20 l'insertion des signaux, le coupleur 8 fusionne les signaux à insérer qu'il reçoit à travers les deux branches 21 et 22 vers la branche de sortie 16. Dans le sens de l'extraction des signaux, le coupleur Il diffuse le trafic entrant qu'il reçoit à travers la branche d'entrée 14 vers les deux branches 23 et 24. Dans le sens de l'insertion des signaux, le coupleur Il fusionne ~es signaux à insérer qu'il reçoit à travers les deux 25 branches 23 et 24 vers la branche de sortie 10. Le module d'insertion et extraction 30 comporte un WSS 3 utilisé de manière bidirectionnelle. LeVVSS 31 comporte deux ports sélectionnables, l'un relié à la branche 21 du coupleur 8 et l'autre à la branche 23 du coupleur 11. Le port commun 32 doWSS 31 est relié à la fois à un ensemble de récepteurs optiques 35 30 pour démoduler des signaux optiques à extraire et un ensemble de transmetteurs optiques 36 pour engendrer des signaux optiques à insérer. Pour diriger les signaux optiques descendant vers les récepteurs 35, un circulateur optique 38 et un élément distributeur 37 sont prévus. L'élément distributeur 37 peut être un démultiplexeur de canaux de longueurs d'onde fixe ou un WSS ou un composant non coloré comme un diviseur de puissance. Dans ce derniers cas, des filtres optiques sont prévus dans les récepteurs 35 pour sélectionner les longueurs d'onde à démoduler, par exemple des filtres accordables. Un élément combineur de signaux 39 rassemble les signaux 5 optiques engendrés par les transmetteurs optiques 36 et les dirige vers le circulateur 38. Les transmetteurs optiques 36 sont de préférence accordables en longueur d'onde. Le cas échéant, l'élément combineur de signaux 39 peut être un WSS ou un composant non coloré. D'autres agencements sont possibles pour relier le WSS 31 aux récepteurs 35 et transmetteurs 36, par exemple à l'aide de coupleurs optiques et 10 d'isolateurs. Le WSS 31 neçoifd travers la branche 2l tout le trafic entrant sur la fibre l efd travers la branche 23 tout le trafic entrant sur la fibre 3. Le WSS 31 peut donc être configuré pour laisser passer vers l'ensemble de récepteurs optiques un premier ensemble de canaux constituant un trafic à extraire depuis la fibre 1 et un 15 deuxième ensemble de canaux constituant un trafic à extraire depuis la fibre 3, pour autant que ces deux ensembles soient strictement disjoints en termes de ongueurs d'onde. Pour pallier cette imitation, et donc autoriser également que des signaux à ~o même longueur d'onde soient extraits en provenance du noeud 100 et en 20 provenance du noeud 200, le deuxième module d'insertion et extraction 40 est conçu et connecté de manière identique au module 30. Ainsi, les deux signaux susmentionnés peuvent être reçus, l'un dans le module 30 à travers la branche 2l du coupleur 8, et l'autre dans le module 40 à travers la branche 24 du coupleur 11. Pour cela, loWSS 41 du module 40 æsfcunfigu/é différemment duYYSS 31, de sorte 25 que \euVYSS 31 et 41 laissent à chaque fois passer des ensembles de longueurs d'onde mutuellement complémentaires depuis et vers un coupleur 2x2 donné (8 ou 11), et donc depuis et vers un noeud voisin donné (100 ou 200). Du fait de l'utilisation bidirectionnelle du WSS 31, lorsque le WSS est configuré pour laisser passer un canal de longueur d'onde depuis un des coupleurs 8 30 et \l vers les récepteurs 35, il laisse également passer ce canal de longueur d'onde dans le sens montant depuis les transmetteurs 36 vers ce même coupleur, pour autant qu'un tel canal soit effectivement engendré par ces transmetteurs. L'architecture de la figure 1 est donc particulièrement adaptée à une o~locofion des 9 longueurs d'onde dans laquelle les mêmes canaux sont utilisés dans un sens pour extraire du trafic reçu depuis un noeud voisin et dans l'autre sens pour insérer du trafic vers ce même noeud voisin. Toutefois, pour autant qu'il y ait suffisamment de canaux disponibles sur les fibres 1 et 2, cette correspondance des canaux extraits et 5 insérés n'est pas indispensable et peut aussi être partielle, voire absente. Sur la figure 1, des isolateurs 51 et 52 sont prévus sur les branches d'entrée des coupleurs 8 et 11 pour éviter que du trafic inséré soit transmis dons la fibre d'entrée 1 ou 3, ce qui pourrait dégrader les signaux reçus en raison des réflexions parasites. Toutefois de tels isolateurs peuvent être placés en d'autres points du 10 ROADM. De plus, certains composants du réseau WDM peuvent déjà comporter des isolateurs, par exemple des amplificateurs optiques non représentés ici, ce qui pourrait rendre superflus les isolateurs 51 et 52 représentés ici. Dans l'architecture de la figure 1, les signaux insérés en direction d'une fibre de sortie 2 ou 4 sont superposés au trafic en transit au niveau du WSS 15 ou 6. Ce 15 WSS permet donc de régler individuellement les atténuations des canaux insérés et des canaux en transit, sans affecter aucunement les niveaux de puissance des canaux extraits. Contrairement à une architecture totalement bidirectionnelle, un réglage d'atténuation peut donc être effectué différemment pour le trafic extrait d'une part et le trafic inséré d'outre part. 20 Comme il o été mentionné, l'agencement des deux modules 30 et 40 permet de sélectionner avec une grande flexibilité les longueurs d'onde devant être insérées et/ou extraites en provenance ou en direction d'un noeud donné. De, par rapport à une architecture dans laquelle un module d'insertion et extraction serait uniquement dédiée aux communications avec un noeud voisin donné, l'agencement 25 des coupleurs 8 et 11 permet un pariage effectif de toutes les ressources d'insertion et d'extraction de signaux du ROADM entre les deux interfaces du ROADM, à savoir l'interface 60 avec le noeud voisin 1()0 et l'interface 70 avec le noeud voisin 200. [}e ce , il est possible de traiter un trafic fortement dissymétrique, par exemple comportant un nombre de canaux de longueurs d'onde devant être insérés en 30 direction et/ou extraits en provenance d'un des noeuds voisins bien plus élevé qu'en direction et/ou provenance de l'autre. [)e plus, le partage des récepteurs et transmetteurs permet au ROADM 10 de conserver toutes ses fonctionnalités de O communication avec les deux noeuds voisins même en cas de défaillance d'une partie de ces récepteurs et transmetteurs. L'architecture de la figure 1 est réalisable avec des WSS de type x2, notamment parce qu'elle n'utilise qu'un seul port pour l'insertion au niveau des WSS 5 6 et 75. Toutefois des WSS présentant un p us grand nombre de ports pourraient aussi être utilisés, par exemple pour enrichir les fonctionnalités du ROADM. En référence à la figure 2, on va décrire maintenant un ROADM 110 ayant une architecture générale de type présélection et combinaison preselect and combine) et agencé entre un premier nœud voisin 100 et un deuxième noeud voisin 10 200. Les éléments analogues ou idanfiquond ceux de la figure 1 portent le même chiffre de référence augmenté de 100. A la différence de la figure 1, la fibre d'entrée 101 est reliée au port commun d'un WSS 105 fonctionnant comme démultiplexeur programmable pour envoyer les canaux de ongueurs d'onde devant être extraits vers la branche 107 et les canaux en transit vers la ligne de transit 100. Un même canal 15 ne peut donc pas à la fois être extrait et transiter de manière transparente, à moins d'une conception particulière du WSS 105 pour remplir cette fonction. A l'autre extrémité de la ligne de transît 109, les canaux à insérer en provenance de la branche ll0 sont fusionnés avec les canaux en transit par un combineur non coloré 106. Un réglage d'atténuation des canaux insérés peut être effectué au niveau des 20 WSS 131 et 141. Un réglage d'atténuation indépendant pour les canaux extra' en transit peut être effectué au niveau du WSS 105. []es considérations similaires s'appliquent au trafic transmis en sens inverse. Pour le reste, ce ROADM présente des fonctionnalités similaires à celui de la figure 1. D'autres architectures peuvent encore être conçues, par exemple en 25 combinant des éléments des figure 1 et 2. Ainsi, dans une variante de réalisation, un WSS est prévu à chaque extrémité des lignes de transit. Dans une autre variante de réalisation, seulement des composants non colorés comme des coupleurs optiques sont prévus aux deux extrémités des lignes de transit. Dans ce dernier cas, il peut être prévu en plus un bloqueur de longueurs d'onde sur chacune des lignes de transit, 30 pour bloquer les canaux ne devant pas transiter vers le noeud voisin. Bien que l'invention ait été décrite en liaison avec plusieurs modes de réalisation particu s, il est bien évident qu'elle n'y est nullement limitée et qu'elle ll comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-ci entrent dons le cadre de l'invention. L'usage du verbe «comporter », xcomprendre x ou vinclure » et de ses formes coniuguées n'exclut pas la présence d'autres éléments ou d'autres étapes que ~ ceux énoncés dans une revendication. L'usage de l'article indéfini xunx Ou xune o pour un élément ou une étape n'exclut pas, sauf mention contraire, la présence d'une pluralité de tels éléments ou étapes. Plusieurs moyens ou modules peuvent être représentés par un même élément matériel. [}ans les revendications, tout signe de référence entre parenthèses ne saurait 10 être interprété comme une i tion de a revendication.