Brevet FR2957735A1 — publié le 20110923

PROCÉDÉ D'OPTIMISATION DE LA CAPACITÉ DES RÉSEAUX OPTIQUES DE COMMUNICATION La présente invention concerne le domaine des réseaux optiques de communication et plus particulièrement la répartition spectrale des canaux dans les réseaux à multiplexage en division de longueurs d'onde (« Wavelength division multiplexing (WDM) » en anglais). Sur les réseaux existants, les grilles spectrales correspondant à la répartition spectrale de ces canaux sont des grilles comprenant un espacement fixe de 50 ou 100 GHz entre les canaux telles que définies par le standard de l'union des télécommunications international (« International Telcommunications Union (ITU) » en anglais). Un tel espacement standard permet de faciliter la détection des signaux à destination mais entraîne un gaspillage de la bande passante disponible. En effet, les signaux destinés à être transmis sur ces canaux n'ont pas tous les mêmes caractéristiques, de même que les chemins optiques qu'ils doivent parcourir peuvent avoir des caractéristiques différentes. Ainsi, un moyen d'optimiser l'utilisation de la bande spectrale disponible est de proposer une grille dont l'espacement entre les canaux n'est plus uniforme et fixe mais variable et adaptable aux caractéristiques des signaux et/ou connexions sur lesquelles sont transmis ces signaux, permettant ainsi de réduire lorsque cela est nécessaire l'espacement spectral afin de transmettre une quantité plus importante de signaux sur une même bande spectrale. Néanmoins, l'utilisation d'une telle grille variable comprenant des espacements spectraux réduits entraîne une augmentation de la diaphotie (« crosstalk » en anglais) entre les canaux adjacents lors de la transmission des signaux conduisant à une diminution de la qualité des signaux à destination. La nécessité est donc de proposer une méthode qui permette de réduire la diaphotie entre 25 les canaux adjacents lors de l'utilisation d'une grille spectrale variable dont les espacement spectraux peuvent être réduits par rapport aux espacement spectraux standard. BRT0529 (806543) Ainsi, la présente invention concerne un procédé d'optimisation de la capacité d'un réseau optique de communication à multiplexage par division de longueur d'onde dans lequel la répartition spectrale des signaux destinés à être transmis sur une pluralité de canaux se fait de manière dynamique par l'utilisation d'une grille spectrale variable dont les espacements spectraux entre deux canaux successifs sont déterminés en fonction de la largeur spectrale desdits signaux et dans lequel un filtrage dynamique desdits signaux est réalisé avant leur transmission afin d'ajuster leur largeur spectrale en fonction de l'espacement spectral disponible et diminuer ainsi la diaphotie entre canaux adjacents lors de la transmission des signaux. Selon un autre aspect de la présente invention, la détermination des espacements spectraux et du filtrage appliqué aux signaux est réalisée en tenant compte des interférences inter-symboles introduites par ledit filtrage. Selon un aspect supplémentaire de la présente invention, la détermination des espacements spectraux et du filtrage appliqué aux signaux est réalisée en tenant compte de la portée désirée pour lesdits signaux. 20 Selon un aspect additionnel de la présente invention, le filtrage dynamique des signaux est réalisé au niveau d'un commutateur à sélection de longueurs d'onde. Selon un aspect supplémentaire de la présente invention, les signaux destinés à être transmis sont répartis en au moins deux groupes, lesdits au moins deux groupes étant 25 envoyés vers au moins deux ports d'entrée distincts du commutateur à sélection de longueurs d'onde afin d'être filtrés séparément. Selon un autre aspect de la présente invention, la répartition des signaux dans lesdits au moins deux groupes est réalisée de manière à produire un espacement spectral 30 maximal entre deux canaux successifs dans lesdits au moins deux groupes. BRT0529 (806543)15 Selon un aspect additionnel de la présente invention, après filtrage, les signaux desdits au moins deux groupes sont multiplexés en longueur d'onde au niveau d'un coupleur optique. Selon un aspect supplémentaire de la présente invention, une procédure de réception dynamique est utilisée afin de sélectionner un canal et le détecter. L'invention concerne également un équipement de transmission de signaux optiques 10 comprenant des moyens configurés pour: - déterminer les espacements spectraux optimaux entre les différents canaux portant des signaux optiques destinés à être transmis en fonction de la largeur spectrale desdits signaux et de la portée désirée pour lesdits signaux, - établir une grille spectrale dont les espacements spectraux entre deux canaux 15 successifs correspondent aux espacements spectraux déterminés précédemment, - filtrer lesdits signaux afin d'ajuster leur largeur spectrale en fonction de l'espacement spectral disponible et diminuer ainsi la diaphotie entre canaux adjacents lors de la transmission des signaux. 20 Selon un autre aspect de la présente invention, les moyens configurés pour filtrer lesdits signaux comprennent un commutateur à sélection de longueurs d'onde équipé de filtres dynamiques. Selon un aspect additionnel de la présente invention, ledit équipement comprend 25 également des moyens configurés pour répartir les signaux destinés à être transmis en au moins deux groupes distincts, lesdits deux groupes étant envoyés sur deux ports distincts du commutateur à sélection de longueur d'onde de manière à être filtrés séparément. Selon un aspect supplémentaire de la présente invention, ledit équipement 30 comprend également des moyens configurés pour multiplexer les signaux filtrés BRT0529 (806543)5 -4-correspondant auxdits au moins deux groupes de signaux. L'invention concerne également un équipement de réception de signaux optiques comprenant des moyens configurés pour: - filtrer dynamiquement les signaux reçus afin de sélectionner les largeurs spectrales correspondant aux canaux de transmission afm de transmettre le signal correspondant à un canal de transmission vers un récepteur afin de permettre la détection dudit signal. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront dans la description qui va 10 maintenant en être faite, en référence aux dessins annexés qui en représentent, à titre indicatif mais non limitatif, un mode de réalisation possible. Sur ces dessins: 15 - la figure 1 représente un schéma d'un exemple de grille spectrale variable; - la figure 2 représente un schéma d'un chevauchement des signaux lorsque le espacement entre les canaux est réduit par rapport aux standard utilisés; - la figure 3 représente un schéma d'une configuration d'un multiplexeur optique d'insertion-extraction reconfigurable (« ROADM » en anglais) selon l'état de la technique; 20 - la figure 4 représente un schéma d'une configuration d'un multiplexeur optique d'insertion-extraction reconfigurable selon un mode de réalisation de la présente invention; - la figure 5 représente un schéma d'un exemple de filtrage dynamique et de multiplexage des signaux filtrés selon un mode de réalisation de la présente invention; - la figure 6 représente un schéma d'un exemple de filtrage dynamique avec une grille 25 variable et de multiplexage des signaux filtrés selon un mode de réalisation de la présente invention; - la figure 7 représente un exemple de fonctions de filtrage applicables aux signaux optiques afin de limiter leur largeur spectrale; - la figure 8 représente les effets des fonctions de filtrage telles que décrites sur la figure 6 30 sur un signal optique; BRT0529 (806543) 2957735 -5- - la figure 9 représente la qualité du signal à destination en fonction de la fonction de filtrage appliquée au niveau du noeud source; Dans la description qui va suivre, on désigne de façon générale: Le terme « diaphotie » correspond aux interférences se produisant entre des signaux voisins spectralement lors de la transmission simultanée de ces signaux, conduisant à une dégradation de ces signaux. Le terme anglais correspondant étant « crosstalk ». Le terme « multiplexage par division de longueur d'onde » correspond à un procédé dans lequel différents signaux sont transmis sur différents canaux de longueurs d'onde distinctes, lesdits canaux étant multiplexés afin d'être transmis simultanément sur une fibre optique commune. Le terme anglais correspondant est « wavelength division multiplexing (WDM) ». Le terme « source ou noeud source » correspond au noeud du réseau dans lequel un signal optique est émis (généralement par un laser) afin d'être transmis à travers le réseau vers une destination ou noeud de destination par l'intermédiaire de fibres optiques. Le terme « destination ou noeud de destination » correspond au noeud vers lequel les signaux optiques émis par un noeud source sont destinés afin d'être convertis en signaux électriques ou électroniques pour être transmis vers des serveurs clients. Le terme « commutateur à sélection de longueurs d'onde (« wavelength selective swicth (WSS) » en anglais) » correspond à un commutateur permettant de sélectionner en longueur d'onde les signaux reçus sur l'une de ses entrées, de les commuter vers l'une de ses sorties et de les multiplexer, si nécessaire, avec d'autres signaux commutés sur la même sortie. Le terme « multiplexeur optique d'insertion-extraction reconfigurable (« reconfigurable BRT0529 (806543) 5 2957735 -6- optical add drop multiplexer (ROADM) » en anglais) » correspond à un multiplexeur permettant d'insérer ou d'extraire un ou plusieurs paquets d'un flux de paquets optiques multiplexés. 5 Les modes réalisation de la présente invention correspondent à l'application d'un filtrage optique variable correspondant à une grille spectrale variable sur les signaux destinés à être multiplexés et transmis sur une fibre optique de manière à réduire ou éviter le chevauchement spectral des signaux et réduire ainsi les dégradations des signaux subies lors de la propagation du signal dues aux effets de la diaphotie. 10 La figure 1 représente un exemple de grille spectrale 1 dont l'intervalle spectral 3 correspondant à un canal 5 (et par conséquent l'espacement spectral 7 entre les canaux) est variable. Ainsi des canaux 5 ayant des largeurs spectrales différentes peuvent être multiplexés comme par exemple des canaux très étroits 9 de largeur spectrale 25GHz, des 15 canaux étroits 11 de largeur spectrale 33 GHz, des canaux moyens 13 de largeur spectrale 50 GHz ou des canaux larges 15 de largeur spectrale 66GHz permettant ainsi la transmission de signaux de largeur spectrale variable. De plus, il est à noter que la portée des modes de réalisation de la présente invention ne se limite pas aux largeurs spectrales citées précédemment mais s'étend à toute largeur spectrale. Ainsi, l'utilisation d'une grille 20 spectrale variable permet d'adapter les intervalles spectraux 3 des canaux 5 en fonction des caractéristiques des signaux à transmettre et ainsi de transmettre une plus grande quantité de signaux et une plus grande capacité sur un même intervalle spectral par rapport à une grille spectrale fixe. Cependant, comme représenté sur la figure 2, la largeur spectrale des signaux 17 tend à 25 dépasser la largeur spectrale 3 du canal correspondant entraînant une superposition ou chevauchement 19 des signaux voisins spectralement après multiplexage. Or, comme décrit précédemment, ce chevauchement entraîne un phénomène de diaphotie lors de la propagation des signaux. Ainsi, afin de surmonter ce problème les modes de réalisation de la présente invention 30 correspondent à un filtrage des signaux de manière à réduire leur largeur spectrale afin que BRT0529 (806543) 2957735 -7- cette dernière tende à être inférieure ou égale à la largeur spectrale 3 du canal. La figure 3 correspond à un schéma d'un multiplexeur optique d'insertion-extraction reconfigurable de l'état de la technique situé au niveau d'un noeud du réseau. Les signaux reçus sur les entrées 21 du noeud sont amplifiés par des amplificateurs optiques 23 puis 5 transmis vers leur destination, c'est à dire vers une sortie 25 du noeud ou vers un récepteur 27 du noeud, par l'intermédiaire de coupleurs optiques 29 et de commutateurs à sélection de longueur d'onde 31. Au niveau de l'émission des signaux, les signaux issus des transmetteurs 33 sont multiplexés au niveau d'un coupleur optique 29 puis transmis vers un commutateur à sélection de longueur d'onde 31 pour être multiplexés avec les signaux 10 reçus sur les entrées 21 du noeud et transmis de manière transparente vers la même sortie 25 du noeud. De plus, les commutateurs à sélection de longueur d'onde de l'état de la technique permettent d'appliquer des fonctions de filtrage sur les signaux. Néanmoins, dans la configuration présentée sur la figure 3, les signaux issus des transmetteurs 33 sont 15 multiplexés avant d'être transmis au commutateur à sélection de longueur d'onde 31 ce qui rend inutile un filtrage au niveau du commutateur 31 puisque les signaux se chevauchent déjà avant l'entrée du commutateur 31. Par ailleurs, l'ajout de filtres dynamiques au niveau de chaque transmetteur serait une solution très onéreuse. La figure 4 décrit donc une configuration selon les modes de réalisation de la présente 20 invention dans laquelle les signaux issus des transmetteurs 33 sont répartis en au moins deux groupes (trois dans le cas présent) et multiplexés indépendamment par au moins deux coupleurs optiques 29 (trois dans le cas de la figure 4), les sorties des différents coupleurs optiques 29 étant connectées à des ports distincts du commutateur 31. Les signaux issus des transmetteurs 33 sont alors répartis entre les différents coupleurs de 25 manière à produire un espacement spectral maximal entre deux canaux successifs au sein d'un même groupe de manière à réduire au maximum la superposition des signaux dans un groupe. Par exemple, dans le cas de deux coupleurs optiques 29, les canaux pairs peuvent être transmis au premier coupleur optique 29 tandis que les canaux impairs peuvent être transmis au deuxième coupleur optique. 30 De plus, plus le nombre de coupleurs optiques 29 est important, plus l'espacement spectral BRT0529 (806543) entre deux signaux successifs est grand et plus le risque de superposition des signaux est faible. Ainsi, la figure 5 décrit le traitement des signaux au niveau d'un commutateur à sélection de longueur d'onde 31 selon un mode de réalisation de la présente invention correspondant à la configuration de la figure 4. Ainsi, les signaux issus des transmetteurs 33 sont regroupés en trois groupes et reçus sur trois ports distincts au niveau du commutateur 31. Le fait d'être séparés en trois groupes permet d'éviter la superposition 19 des signaux au niveau des entrées du commutateur 31 comme présenté précédemment sur la figure 2. Au niveau des ports d'entrée du commutateur 31, les signaux reçus sont transmis à des filtres dynamiques 35 qui permettent de réduire la largeur spectrale des signaux afin que cette largeur corresponde à la largeur spectrale des canaux de transmission au niveau de la fibre optique. Une fois filtrés, les signaux obtenus 18 peuvent alors être multiplexés au niveau d'un coupleur optique 29 du commutateur 31. Le chevauchement obtenu sur les signaux transmis 20 est alors très faible, voire nul, ce qui permet de réduire fortement le phénomène de diaphotie durant la transmission dans la fibre optique. Par ailleurs, comme décrit précédemment, l'invention s'applique à un filtrage dynamique variable en fonction de la grille spectrale comme représenté sur la figure 6. Ainsi, les filtres dynamiques 35 du commutateur 31 permettent d'adapter la largeur spectrale des signaux en fonction de la grille spectrale prédéterminée de manière à transmettre des signaux de largeur spectrale variable dans des canaux de largeur spectrale variable tout en réduisant au maximum le chevauchement des signaux voisins spectralement. La figure 7 montre les fonctions de filtrage obtenues par un filtre dynamique pour trois largeurs spectrales différentes (100 GHz, 25 GHz et 50GHz), ces fonctions de filtrages étant obtenues par les filtres dynamiques disposés au niveau de commutateurs à sélection de longueur d'onde 31. De plus, la figure 8 décrit l'influence des différentes fonctions de filtrage sur un signal de départ de 100GHz, permettant ainsi de réduire la largeur spectrale du signal. Cependant, ce filtrage peut avoir des conséquences néfastes puisqu'il tend à supprimer les fréquences hautes du signal, c'est-à-dire à allonger la durée des fronts de transition entre les niveaux hauts et les niveaux bas du signal transmis. Ainsi, ce filtrage peut conduire à des BRT0529 (806543) 2957735 -9- interférences inter-symboles. Ainsi, un compromis doit être trouvé pour permettre un filtrage des signaux de manière à réduire les interférences dues à la diaphotie, tout en limitant ce filtrage pour éviter les interférences inter-symboles. Néanmoins, un filtrage modéré permet de réduire la diaphotie tout en gardant une qualité 5 de signal acceptable au niveau du noeud de destination. En effet, la figure 9 représente la qualité du signal (facteur Q2) mesurée pour un signal original de 100GHz après 2550 km de transmission sur lequel des fonctions de filtrage ayant des largeurs spectrales différentes ont été appliquées. La forme des signaux transmis est représentée pour deux largeurs spectrales (80GHz et 40GHz). Ainsi, à partir de la figure 9, on observe qu'il n'y a 10 quasiment aucune dégradation de la qualité de signal à destination jusqu'à une largeur spectrale de 35GHz et seulement une dégradation modérée pour une largeur spectrale de 30 GHz. Ainsi, un filtrage modéré des signaux au niveau du noeud source permet de réduire sensiblement le phénomène de diaphotie tout en préservant une qualité de signal acceptable 15 à destination. Par ailleurs, au niveau du noeud de destination, différents procédés peuvent être utilisés pour la détection des signaux transmis selon une grille spectrale variable. Selon un premier mode de réalisation, un filtrage dynamique permet de sélectionner la 20 largeur spectrale du canal sélectionné, ladite largeur spectrale étant déterminée à partir de la grille spectrale utilisée au niveau du noeud source. Ainsi, le filtrage des canaux peut se faire au niveau d'un commutateur à sélection de longueur d'onde 31, les signaux correspondant aux différents canaux étant ensuite détectés de manière quadratique par des récepteurs quadratiques. Dans ce cas, les différents canaux sont sélectionnés et transmis sur 25 les différentes sorties d'un commutateur 31 afin d'être transmis vers les différents récepteurs. Selon un autre mode de réalisation, la détection des signaux au niveau du noeud de destination se fait de manière cohérente. Dans ce cas, l'ensemble des signaux de la grille spectrale destinés à être détectés peut être transmis vers un ensemble de récepteurs. Un 30 oscillateur local, au niveau de chaque récepteur, permet de sélectionner la longueur d'onde BRT0529 (806543) 2957735 -10- correspondant au canal dont le signal doit être détecté. Dans ce cas, aucun filtrage dynamique n'est nécessaire au niveau du récepteur puisque la sélection du canal à détecter se fait par le biais de l'oscillateur local. 5 Ainsi, les modes de réalisation de la présente invention permettent grâce à un filtrage des signaux avant leur multiplexage au niveau du noeud source de réduire le chevauchement spectral des signaux et ainsi réduire les effets de la diaphotie lors de la transmission de ces signaux à travers le réseau. De plus, la séparation des signaux provenant des transmetteurs d'un noeud en plusieurs groupes transmis sur différentes entrées d'un commutateur à 10 sélection de longueur d'onde afin de permettre d'appliquer des fonctions de filtrage permet de réduire ce chevauchement des signaux tout en utilisant des équipements existants, c'est à dire pour un coût réduit. Enfin, l'utilisation d'une grille spectrale variable et d'un filtrage des signaux permettent de réduire, notamment dans le cas de signaux ayant une longueur de transmission faible, la largeur spectrale des signaux et ainsi d'optimiser l'utilisation de 15 la bande spectrale disponible et donc d'augmenter la capacité du réseau tout en conservant une qualité de signal acceptable à destination. BRT0529 (806543) REVENDICATIONS1. Procédé d'optimisation de la capacité d'un réseau optique de communication à multiplexage par division de longueur d'onde dans lequel la répartition spectrale des signaux destinés à être transmis sur une pluralité de canaux se fait de manière dynamique par l'utilisation d'une grille spectrale variable dont les espacements spectraux entre deux canaux successifs sont déterminés en fonction de la largeur spectrale desdits signaux et dans lequel un filtrage dynamique desdits signaux est réalisé avant leur transmission afin d'ajuster leur largeur spectrale en fonction de l'espacement spectral disponible et diminuer ainsi la diaphotie entre canaux adjacents lors de la transmission des signaux. 2. Procédé d'optimisation selon la revendication 1 dans lequel la détermination des espacements spectraux et du filtrage appliqué aux signaux est réalisée en tenant compte des interférences inter-symboles introduites par ledit filtrage. 3. Procédé d'optimisation selon la revendication 1 ou 2 dans lequel la détermination des espacements spectraux et du filtrage appliqué aux signaux est réalisée en tenant compte de la portée désirée pour lesdits signaux. 4. Procédé d'optimisation selon la revendication 1, 2 ou 3 dans lequel le filtrage dynamique des signaux est réalisé au niveau d'un commutateur à sélection de longueurs d'onde. 5. Procédé d'optimisation selon la revendication 4 dans lequel les signaux destinés à être transmis sont répartis en au moins deux groupes, lesdits au moins deux groupes 30 étant envoyés vers au moins deux ports d'entrée distincts du commutateur à sélection BRT0529 (806543)-12- de longueurs d'onde afm d'être filtrés séparément. 6. Procédé d'optimisation selon la revendication 5 dans lequel la répartition des signaux dans lesdits au moins deux groupes est réalisée de manière à produire un espacement spectral maximal entre deux canaux successifs dans lesdits au moins deux groupes. 7. Procédé d'optimisation selon la revendication 5 ou 6 dans lequel après filtrage, les signaux desdits au moins deux groupes sont multiplexés en longueur d'onde au niveau d'un coupleur optique. 8. Procédé d'optimisation selon l'une des revendications précédentes dans lequel une procédure de réception dynamique est utilisée afin de sélectionner un canal et le détecter. 9. Equipement de transmission de signaux optiques comprenant des moyens configurés pour: - déterminer les espacements spectraux optimaux entre les différents canaux portant des signaux optiques destinés à être transmis en fonction de la largeur spectrale desdits signaux et de la portée désirée pour lesdits signaux, - établir une grille spectrale dont les espacements spectraux entre deux canaux successifs correspondent aux espacements spectraux déterminés précédemment, - filtrer lesdits signaux afin d'ajuster leur largeur spectrale en fonction de l'espacement spectral disponible et diminuer ainsi la diaphotie entre canaux adjacents lors de la transmission des signaux. 10. Equipement de transmission de signaux optiques selon la revendication 8 dans lequel les moyens configurés pour filtrer lesdits signaux comprennent un commutateur à sélection de longueurs d'onde équipé de filtres dynamiques. BRT0529 (806543) 2957735 - 13 - 11. Equipement de transmission de signaux optiques selon la revendication 9 dans lequel ledit équipement comprend également des moyens configurés pour répartir les signaux destinés à être transmis en au moins deux groupes distincts, lesdits deux groupes étant envoyés sur deux ports distincts du commutateur à sélection de longueur 5 d'onde de manière à être filtrés séparément. 12. Equipement de transmission de signaux optiques selon la revendication 11 dans lequel ledit équipement comprend également des moyens configurés pour multiplexer les signaux filtrés correspondant auxdits au moins deux groupes de signaux. 10 13. Equipement de réception de signaux optiques comprenant des moyens configurés pour: - filtrer dynamiquement les signaux reçus afm de sélectionner les largeurs spectrales correspondant aux canaux de transmission afin de transmettre le signal correspondant 15 à un canal de transmission vers un récepteur afin de permettre la détection dudit signal. BRT0529 (806543)