Brevet FR2955222A1 — publié le 20110715

-1- PROCEDE DE RECUPERATION D'UN SIGNAL La présente invention concerne le domaine des réseaux de communication et plus particulièrement les moyens de protection des connections du réseau d'une part et la récupération des signaux par détection cohérente au niveau du récepteur du noeud de destination (« egress node » en anglais) d'autre part. Afin de répondre aux demandes des utilisateurs, les capacités des réseaux de communications ne cessent d'augmenter. Néanmoins, comme il est très coûteux de modifier complètement la technologie d'un réseau, les opérateurs cherchent à développer des équipements plus performants mais compatibles avec les équipements déjà existants et installés. L'utilisation de la détection cohérente, associée à des formats de modulation complexes est un 15 moyen permettant d'obtenir une telle compatibilité. Par ailleurs, afin de surmonter tout problème pouvant intervenir sur une connexion du réseau, les opérateurs mettent en place des parcours optiques de protection (« protection paths » en anglais) qui peuvent être activés en cas de problème sur le parcours optique actif, c'est-à-dire le parcours optique de travail (« working path » en anglais). 20 Dans l'état de la technique, deux types de schémas de protection existent: D'une part les schémas de protections électriques tels que représentés sur la figure 1 où l'ensemble des équipements optiques du transmetteur 1 du noeud source (« ingress node » en anglais) 3 relié à un routeur électronique 4 jusqu'au récepteur optique 5 du noeud de destination 7 relié à un autre routeur électronique 4 en passant par les répartiteurs optiques (« optical cross 25 connect (OXC) » en anglais) 9 et les moyens de transmission optique 11 sont doublés. Cette solution est performante et permet d'activer la connexion de protection en un minimum de temps (puisque les signaux sont reçus sur deux récepteurs 5 distincts mais est très onéreuse du fait du doublement des équipements nécessaires (en particulier les transmetteurs 1 et récepteurs optiques BRT0507 (805974) 2955222 -2- 5). D'autre part les schémas de protection optiques tels que représentés sur la figure 2 où la sortie du transmetteur 1 est reliée à un coupleur optique 13 permettant de dédoubler le signal et où un interrupteur 15 au niveau du récepteur 5 permet de sélectionner le parcours optique de travail ou 5 le parcours de protection. Néanmoins, dans le cas de signaux détectés grâce à un récepteur cohérent, la récupération des signaux associés à cette technique est réalisée comme décrit sur la figure 3 où le signal transmis est mixé au signal d'un oscillateur local 17 par un mixeur cohérent 19 de manière à récupérer différentes composantes du signal mixé, ces composantes étant transmises à un échantillonneur 10 21 puis à un équipement de traitement de signal numérique 23 afin de décoder les informations contenues par le signal transmis à partir des composantes récupérées. Or, cette technique de récupération nécessite un oscillateur local 17 produisant un signal d'approximativement même longueur d'onde que le signal transmis. Ainsi, le basculement du parcours optique de travail vers le parcours optique de protection (qui peut correspondre à une longueur d'onde différente) nécessite de connaître la longueur d'onde du signal de protection (généralement prédéfinie par le plan de contrôle du réseau) et d'accorder l'oscillateur local à la nouvelle longueur d'onde reçue. Ainsi, le délai de mise en place de la connexion de protection comprend le délai de réaction du plan de commande, l'envoi d'une commande par le plan de commande à l'oscillateur local 17 et l'accord de l'oscillateur local 17. Ce délai est non négligeable et entraîne une perte d'information importante lorsque le débit est élevé. Le but de la présente invention est donc de surmonter les inconvénients précités de l'état de la technique et de proposer une méthode permettant de réduire le temps d'adaptation de l'équipement de récupération lorsque la longueur d'onde du signal transmis varie comme, par exemple, lors de la mise en place d'une connexion de protection. Ainsi, la présente invention concerne un procédé de récupération d'un signal optique transmis à travers un réseau de communication comprenant une pluralité de canaux de longueur d'onde de 30 transmission, ledit procédé utilisant la détection cohérente et comprenant les étapes suivantes BRT0507 (805974) 2955222 -3- - un mixage cohérent du signal transmis sur un canal de longueur d'onde de transmission et d'un signal de référence délivré par un oscillateur local, - un échantillonnage des signaux issus du mixage cohérent comprenant une conversion analogique-numérique, 5 - un traitement de signal numérique, dans lequel ledit oscillateur local comprend des moyens de générer un peigne de fréquence dont les raies spectrales correspondent aux longueurs d'onde des canaux de transmission du réseau de manière à ce que le signal de référence comprenne une raie spectrale correspondant au canal de longueur d'onde de transmission du signal transmis. 10 Selon un autre aspect de la présente invention, le peigne de fréquence généré par l'oscillateur local comprend les raies spectrales correspondant à une partie seulement des longueurs d'onde des canaux de transmission du réseau. 15 Selon un autre mode de réalisation de la présente invention, l'oscillateur local est un laser avec une cavité de type Fabry-Pérot. Selon un aspect supplémentaire de la présente invention, le filtrage inhérent aux convertisseurs analogique-numérique permet de récupérer le signal de la bande de base 20 correspondant au battement du signal transmis et de la raie spectrale correspondante du signal de référence. La présente invention concerne également un procédé de réception d'un signal optique transmis à travers un réseau de communication comprenant une pluralité de canaux de longueur 25 d'onde de transmission comprenant les étapes suivantes: - un filtrage du signal transmis par un filtre de transmission de canaux de longueur d'onde, - une récupération du signal selon le procédé de récupération décrit précédemment. Selon un aspect additionnel de la présente invention, le filtre de transmission de canaux BRT0507 (805974) 2955222 -4- de longueur d'onde qui sélectionne la plage de longueur d'onde souhaitée est un commutateur à sélection de longueurs d'onde. Selon un aspect supplémentaire de la présente invention, le filtre de transmission de 5 canaux de longueur d'onde est situé au niveau d'un répartiteur optique situé dans un noeud du réseau. L'invention concerne également un équipement de récupération d'un signal optique transmis à travers un réseau de communication comprenant une pluralité de canaux de longueur 10 d'onde de transmission, ledit équipement comprenant: - un oscillateur local destiné à produire un signal optique de référence, - un mixeur cohérent comprenant deux entrées destinées à recevoir d'une part le signal optique transmis et d'autre part le signal de référence et des sorties destinées à transmettre des composantes du signal mixé, 15 - un échantillonneur comprenant des photodiodes et des convertisseurs analogique- numérique, - un module de traitement de signal numérique, dans lequel ledit oscillateur local comprend des moyens de générer un peigne de fréquence dont les raies spectrales sont comprises dans un intervalle prédéfmi autour des longueurs d'onde des 20 canaux de transmission du réseau de manière à produire un battement entre le signal transmis et le signal de référence au niveau du mixeur cohérent. L'invention concerne également un noeud optique d'un équipement de protection optique comprenant un parcours optique actif et un parcours optique de protection, lesdits parcours 25 optiques reliant un émetteur optique et un récepteur optique, ledit noeud optique comprenant: - des moyens de basculement du parcours optique actif vers le parcours optique de protection en cas d'incident sur le parcours optique actif, - des moyens de récupération d'un signal transmis comprenant: - un oscillateur local destiné à produire un signal optique de référence, 30 - un mixeur cohérent comprenant deux entrées destinées à recevoir d'une part le BRT0507 (805974) 2955222 -5- signal transmis par un des parcours optiques et d'autre part le signal de référence et des sorties destinées à transmettre des composantes du signal mixé, - un échantillonneur comprenant des photodiodes et des convertisseurs analogique-numérique, 5 - un module de traitement de signal numérique, dans lequel l'oscillateur local comprend des moyens de générer un peigne de fréquence dont les raies spectrales correspondent aux longueurs d'onde des canaux de transmission des parcours actif et de protection de manière à ce que le signal de référence comprenne une raie spectrale correspondant au canal de longueur d'onde de transmission du signal transmis par un des 10 parcours optiques. Selon un autre aspect de la présente invention, les convertisseurs analogiques-numériques comprennent des moyens de filtrage permettant de sélectionner le signal de la bande de base correspondant au battement du signal transmis et de la raie spectrale correspondante du signal de 15 référence. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront dans la description qui va maintenant en être faite, en référence aux dessins annexés qui en représentent, à titre indicatif 20 mais non limitatif, un mode de réalisation possible. Sur ces dessins: - la figure 1 représente un schéma de protection électrique; 25 - la figure 2 représente un schéma de protection optique; - la figure 3 représente un schéma d'un équipement de démodulation cohérente selon l'état de la technique; - la figure 4 représente un schéma d'une représentation spectrale d'un peigne de fréquence; - la figure 5 représente un schéma de puissance en fonction de la longueur d'onde d'un signal issu 30 d'un laser de type Fabry-Perot comprenant une pluralité de modes; BRT0507 (805974) 2955222 -6- - la figure 6 représente deux exemples d'interaction, au niveau d'un mixeur cohérent, d'un signal reçu avec le signal d'un oscillateur local comportant une raie spectrale à une fréquence voisine de la fréquence du signal reçu; - la figure 7 représente un exemple de fonction de transfert d'un convertisseur analogique-5 numérique; - la figure 8 représente deux exemples d'interaction, au niveau d'un mixeur cohérent, d'un signal reçu avec le signal d'un oscillateur local comportant un peigne de fréquence dont l'une des raies spectrales a une fréquence voisine de la fréquence du signal reçu; 10 Les modes de réalisation de la présente invention concernent un procédé de réception et de récupération d'un signal optique transmis à travers un réseau optique sur un canal de longueur d'onde de transmission, ledit procédé utilisant une démodulation cohérente et un oscillateur local émettant un peigne de fréquence dont les raies spectrales correspondent aux longueurs d'onde des canaux susceptibles de correspondre au canal de longueur d'onde de transmission du signal 15 transmis à l'équipement de récupération. Comme décrit précédemment, les signaux envoyés par le répartiteur optique 9 vers le récepteur 5 peuvent correspondre à des canaux de longueur d'onde de transmission différents ayant des longueurs d'onde différentes. En émettant, au niveau de l'oscillateur local, un signal de référence comprenant un peigne de 20 fréquences correspondant aux fréquences des canaux de longueur d'onde de transmission, les modes de réalisation de la présente invention assurent qu'une des raies spectrales émises par l'oscillateur local correspondra à la longueur d'onde du signal transmis. Ainsi, le mixeur cohérent 19 reçoit d'une part le signal transmis et d'autre part un peigne de fréquence dont l'une des raies correspond à la longueur d'onde du signal transmis. 25 En pratique, les canaux de longueur d'onde de transmission du réseau correspondent à un ensemble de fréquences séparées par un intervalle optique M, par exemple 50 GHz tel que représenté sur la figure 4. Un récepteur optique 5 pouvant recevoir des signaux transmis sur la totalité des canaux de longueur d'onde de transmission ou seulement sur une partie de ces canaux de longueur d'onde 30 correspondant, par exemple à une bande de fréquence Bf en fonction de la configuration du BRT0507 (805974) 2955222 -7- réseau. Ainsi, l'oscillateur local émet un peigne de fréquence dont les raies spectrales correspondent aux fréquences des canaux de longueur d'onde dans la bande de fréquence Bf désirée. La figure 5 représente un exemple d'un peigne de fréquence obtenu avec un laser de type Fabry- 5 Pérot. Néanmoins, d'autres solutions, comme l'utilisation d'un modulateur peuvent également être utilisées pour produire un peigne de fréquence ayant un intervalle optique défini entre les différentes raies spectrales. L'émission d'un signal de référence par un oscillateur local à une fréquence voisine de la fréquence du signal reçu permet de produire un battement entre les deux signaux afin d'obtenir 10 un signal en bande de base, c'est-à-dire centré autour de la fréquence nulle tel que représenté sur la figure 6. Dans la partie a), un signal 25 est reçu sur le canal de longueur d'onde de fréquence fl . Si l'oscillateur local produit un signal 27 à la fréquence fl (en réalité à une fréquence voisine de fi), le battement entre les deux signaux produit un signal 29 en bande de base. De la même manière dans la partie b), un signal 31 est reçu sur un canal de longueur d'onde de transmission 15 de fréquence f2. Si l'oscillateur local produit un signal 33 à la fréquence f2, le battement entre les deux signaux produit un signal 35 en bande de base. Dans un mode de réalisation, le récepteur cohérent 19 sélectionne une composante du signal optique transmis (25, 31) dont l'état de polarisation correspond à un état de polarisation utilisé par le transmetteur optique 1. 20 Dans un mode de réalisation préférentiel, le récepteur cohérent est à diversité de polarisation. Pour cela, un diviseur de polarisation peut être prévu pour séparer le signal optique reçu en deux composantes présentant des états de polarisation orthogonaux. Chaque composante polarisée peut faire l'objet d'une détection cohérente séparée, à l'aide d'un signal d'oscillateur local polarisé de la même manière. Pour cela, deux mixeurs cohérents similaires peuvent être prévus, 25 de sorte que quatre signaux de détection sont finalement produits, représentant respectivement les composantes en phase et en quadrature de la première composante polarisée, et les composantes en phase et en quadrature de la deuxième composante polarisée. Ce mode de réalisation du récepteur cohérent peut notamment être utilisé en combinaison avec un transmetteur à multiplexage de polarisation. 30 D'autre part, comme décrit sur la figure 3, ces signaux sont ensuite transmis à un échantillonneur BRT0507 (805974) 2955222 -8- 21 dans lequel le signal est converti par des convertisseurs analogique-numérique. Or, ces convertisseurs ont une bande passante limitée qui agit comme un filtre passe-bas sur les signaux convertis. La figure 7 représente un exemple de réponse en fréquence d'un convertisseur analogique-numérique ayant une bande passante à -3dB de 16 GHz. 5 Ce filtrage des convertisseurs analogique-numérique sélectionne donc automatiquement la bande de base comme représenté sur la figure 6 par l'enveloppe 37 correspondant à ce filtrage. De plus, dans le cas où la bande passante des convertisseurs analogique-numérique est trop large par rapport à la bande passante du canal de longueur d'onde de transmission, le filtrage en bande de base peut être réalisé par un filtre passe-bas électrique placé entre les photodiodes et les 10 convertisseurs analogique-numérique. Ainsi, en émettant un peigne de fréquence dont les raies spectrales correspondent aux canaux de longueur d'onde de transmission du réseau, quelque soit le canal de longueur d'onde de transmission sur lequel le signal sera reçu, il y aura une raie à la longueur d'onde correspondante dont le battement avec le signal reçu produira un signal en bande de base. 15 Ainsi, en reprenant l'exemple précédent avec un oscillateur local émettant un peigne de fréquence tel que représenté sur la figure 8. Le signal 25 reçu sur un canal de longueur d'onde de fréquence fl est mixé avec le signal 39 issu de l'oscillateur local et composé d'une pluralité de raies spectrales dont l'une a une fréquence fl. Dans la suite, le mixage va produire un signal 41 correspondant à l'interaction des différentes raies spectrales avec le signal 25. L'interaction avec 20 la raie spectrale correspondant à fl produisant un signal en bande de base. De la même manière, lorsque le signal reçu 31 correspondant au canal de longueur d'onde de fréquence f2 est mixé avec le signal 39 issu de l'oscillateur local, l'interaction produit un signal 43 et l'interaction avec la raie spectrale correspondant à f2 va produire un signal en bande de base. 25 Par conséquent, quelque soit le canal de longueur d'onde de transmission utilisé, une raie spectrale de fréquence voisine sera émise par l'oscillateur local et produira ainsi par interaction un signal en bande de base. Ce signal en bande de base sera alors « sélectionné » par les convertisseurs analogique-numériques du fait de leur bande-passante limitée 37 qui atténuent les éléments du signal correspondant à des fréquences plus élevées. 30 Par ailleurs, il est à noter que pour être efficace, la présente invention nécessite une atténuation BRT0507 (805974) 2955222 -9- suffisamment importante des signaux correspondant aux autres canaux de longueur d'onde du réseau et qui sont destinés à d'autres récepteurs optiques 5. Cette atténuation peut être réalisée par les commutateurs à sélection de longueurs d'onde (« Wavelength Selective Switches (WSS) » en anglais) situés dans le noeud optique de destination 7, généralement au niveau des répartiteurs 5 optiques (« Optical Cross Connect (OXC) » en anglais) 9. Ainsi, si l'atténuation des commutateurs à sélection de longueurs d'onde est suffisante, il n'est pas nécessaire de rajouter un filtre de sélection de canal de longueur d'onde en amont du mixeur cohérent 19. De plus, les modes de réalisation de la présente invention ne nécessitent pas l'envoi d'une 10 commande par un plan de contrôle à l'équipement de récupération de signal afin de s'adapter à un changement de la longueur d'onde du canal de transmission. L'adaptation à un signal reçu sur une longueur d'onde différente se fait donc automatiquement et instantanément puisqu'aucun réglage ou modification n'est nécessaire pour adapter l'équipement de récupération de signal. 15 Ainsi, dans le cadre de la mise en place de protections optiques, les modes de réalisation de la présente invention permettent d'obtenir une adaptation rapide et efficace de l'équipement de récupération de signal lors d'un changement de canal de longueur d'onde du signal transmis (par exemple, lors du passage du parcours optique de travail au parcours optique de protection). De 20 plus, la mise en oeuvre d'un oscillateur local émettant un signal en peigne de fréquence nécessite seulement une modification ou une reconfiguration de l'oscillateur local et, par conséquent, ne requiert qu'un faible coût de réalisation. Enfin, en réduisant la bande de fréquence du signal de référence aux seules raies correspondant à des longueurs d'onde susceptibles d'être reçu par le noeud de destination correspondant, l'énergie nécessaire à l'oscillateur local est réduite (par 25 rapport à un peigne de fréquence ayant un spectre plus large). BRT0507 (805974) REVENDICATIONS5 1. Procédé de récupération d'un signal optique transmis à travers un réseau de communication comprenant une pluralité de canaux de longueur d'onde de transmission, ledit procédé utilisant la détection cohérente et comprenant les étapes suivantes 10 - un mixage cohérent du signal transmis sur un canal de longueur d'onde de transmission et d'un signal de référence délivré par un oscillateur local (17), - un échantillonnage des signaux issus du mixage cohérent comprenant une conversion analogique-numérique, - un traitement de signal numérique, 15 dans lequel ledit oscillateur local (17) comprend des moyens de générer un peigne de fréquence dont les raies spectrales correspondent aux longueurs d'onde des canaux de transmission du réseau de manière à ce que le signal de référence comprenne une raie spectrale correspondant au canal de longueur d'onde de transmission du signal transmis. 20 2. Procédé de récupération d'un signal optique selon la revendication 1 dans lequel le peigne de fréquence généré par l'oscillateur local (17) comprend les raies spectrales correspondant à une partie seulement des longueurs d'onde des canaux de transmission du réseau. 25 3. Procédé de récupération d'un signal optique selon la revendication 1 ou 2 dans lequel l'oscillateur local (17) est un laser avec une cavité de type Fabry-Pérot. 4. Procédé de récupération d'un signal optique selon l'une des revendications précédentes dans lequel le filtrage inhérent aux convertisseurs analogique-numérique (37) 30 permet de récupérer le signal de la bande de base (29, 35) correspondant au battement du BRT0507 (805974)-11- signal transmis et de la raie spectrale correspondante du signal de référence. 5. Procédé de réception d'un signal optique transmis à travers un réseau de communication comprenant une pluralité de canaux de longueur d'onde de transmission 5 comprenant les étapes suivantes: - un filtrage du signal transmis par un filtre de transmission de canaux de longueur d'onde, - une récupération du signal selon le procédé de récupération d'une des revendications 1 à 3. 6. Procédé de réception d'un signal optique selon la revendication 5 dans lequel le filtre de transmission de canaux de longueur d'onde qui sélectionne la plage de longueur d'onde souhaitée est un commutateur à sélection de longueurs d'onde. 15 7. Procédé de réception d'un signal optique selon la revendication 5 ou 6 dans lequel le filtre de transmission de canaux de longueur d'onde est situé au niveau d'un répartiteur optique (9) situé dans un noeud du réseau. 8. Equipement de récupération d'un signal optique transmis à travers un réseau de 20 communication comprenant une pluralité de canaux de longueur d'onde de transmission, ledit équipement comprenant: - un oscillateur local (17) destiné à produire un signal optique de référence, - un mixeur cohérent (19) comprenant deux entrées destinées à recevoir d'une part le signal optique transmis et d'autre part le signal optique de référence et des sorties 25 destinées à transmettre des composantes du signal mixé, - un échantillonneur (21) comprenant des photodiodes et des convertisseurs analogique-numérique, - un module de traitement de signal numérique (23), dans lequel ledit oscillateur local (17) comprend des moyens de générer un peigne de 30 fréquence dont les raies spectrales sont comprises dans un intervalle prédéfini autour des BRT0507 (805974) 10 2955222 -12- longueurs d'onde des canaux de transmission du réseau de manière à produire un battement entre le signal transmis et le signal de référence au niveau du mixeur cohérent. 9. Noeud optique d'un équipement de protection optique comprenant un parcours optique actif et un parcours optique de protection, lesdits parcours optiques reliant un émetteur optique et un récepteur optique, ledit noeud optique comprenant: - des moyens de basculement du parcours optique actif vers le parcours optique de protection en cas d'incident sur le parcours optique actif, - des moyens de récupération d'un signal transmis comprenant: - un oscillateur local (17) destiné à produire un signal optique de référence, - un mixeur cohérent (19) comprenant deux entrées destinées à recevoir d'une part le signal transmis par un des parcours optiques et d'autre part le signal de référence et des sorties destinées à transmettre des composantes du signal mixé, - un échantillonneur (21) comprenant des photodiodes et des convertisseurs analogique-numérique, - un module de traitement de signal numérique (23), dans lequel l'oscillateur local (17) comprend des moyens de générer un peigne de fréquence dont les raies spectrales sont comprises dans un intervalle prédéfini autour des longueurs d'onde des canaux de transmission des parcours actif et de protection de manière à produire un battement entre le signal transmis et le signal de référence au niveau du mixeur cohérent. 10. Noeud optique selon la revendication 9 dans lequel les convertisseurs analogiques-numériques comprennent des moyens de filtrage permettant de sélectionner le signal le signal de la bande de base correspondant au battement du signal transmis et de la raie spectrale correspondante du signal de référence. BRT0507 (805974)