CA2090292A1 - Systeme de transmission d'informations numeriques sur une liaison optique a repeteurs a amplificateurs optiques - Google Patents

Systeme de transmission d'informations numeriques sur une liaison optique a repeteurs a amplificateurs optiques

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CA2090292A1
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Francois-Xavier Ollivier
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    • H04B10/29Repeaters
    • H04B10/291Repeaters in which processing or amplification is carried out without conversion of the main signal from optical form
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Abstract

Système de transmission d'informations numériques sur une liaison optique à répéteurs à amplificateurs optiques. Dans ce système de transmission d'informations numériques sur une liaison optique à répéteurs à amplificateurs optiques, l'équipement d'extrémité-émission (1) comporte des moyens de codage correcteur d'erreurs (4), et l'équipement d'extrémité-réception (2) comporte des moyens de décodage correcteur d'erreurs. Figure à publier : 1

Description

2~90292 Systame de transmission d'informations numériques sur une liaison optique ~ répéteurs ~ amplificateurs optiques La présente invention concerne la transmission d'informations numériques, notamment à longue distance, sur 5 une liaison optique.
Sur une liaison destinée ~ assurer une transmission d'informations, notamment à longue distance, il est connu de disposer, à intervalles réguliers, des équipements dits intermédiaires permettant d'amplifier les signaux porteurs 10 de ces informations, en vue de compenser l'atténuation qu'ils subissent du fait même de leur transmission sur cette liaison.
Ainsi, dans le cas de transmission d'informations analogiques sur une liaison électrique, il est connu 15 d'utiliser des équipements intermédiaires appelés répéteurs, à amplificateurs électroniques.
De même, dans le cas de transmission d'informations numériques sur une liaison électrigue, il est connu d'utiliser des ~quipements intermédiaires appelés 20 régénérateurs assurant non seulement une amplification desdits signaux mais également, compte tenu de la nature numérique de ces informations, une reconstitution aussi fidèle que possible de celles-ci.
Dans le cas de transmission d'informations num~riques sur une liaison optique, il est connu d'utiliser des équipements r~g~nérateurs pour traiter les signaux obtenus apr~s conversion optique-électrique des signaux optiques transmls sur cette fibre.
Cependant, depuis l'appaxition d'amplificateurs dits 30 optiques, tels que par exemple les amplificateurs ~ fi~re dopée ou les amplificateurs optiques à semi-conducteur, aptes à amplifier directement des signaux optiques, il est devenu possible d'utiliser de tels amplificateurs en tant qu'équipements intermédiaires, ou répéteurs.
Outre le fait qu'ils amplifient les signaux incidents, les amplificateurs, qu'ils soient électroniques ou optiques, 2 20902~2 constituent cependant des sources de bruit, et il est alors nécessaire de consid~rer le bilan énergétique de l'ensemble i-ormé par une liaison équipée de répéteurs à amplificateurs.
De ce point de vue, une liaison optique équipée de répéteurs 5 ~ amplificateurs optiques se comporte comme une liaison ~lectrique équipée d'amplificateurs électroniques.
Or, la théorie élaborée pour la transmission d'informations analogiques sur une liaison électrique munie de répéteurs à amplificateurs électronigues, montre qu'il 10 existe, dans l'hypothèse de répéteurs identiques, équidistants, et compensant chacun exactement l'a~fai-blissement apporté par le tronçon de ligne qui le précède, c'est-à-dire dans 1'hypothèse de pas dits ~ gain unitaire (un pas étant défini comm~ étant constitué d'un répéteur et 15 du tron~on de ligne qui pr~c~de ce répéteur) une relation entre le rapport signal-sur-bruit à l'extrémité-réception de cette liaison et certains paramètres caractéristiques de ce système, incluant des paramètres caractéristiques de cette liaison, tels que le nombre de pas et la longueur de ces pas (un accroissement du nombre de pas, de même qu'une augmentation de la longueur des pas, intervenant, toutes choses ~gales par ailleurs, pour faire baisser ce rapport signal-sur-bruit).
Par ailleurs la théorie relative ~ la transmission 25 d'in~ormations numériques montre que le taux d'erreurs en réception, à savoir le rapport entre le nombre de bits faux ~ l'issue de l'op~ration de d~cision effectuée en réception dans un tel syst~me, pour permettre la reconstitution desdites informations, et le nombre total de bits reçus, 30 est, du moins dans l'hypothèse de bruit à statistique gaussienne, lié au rapport signal-sur-bruit avant ladite op~ration de décision.
Il en résulte qu'il existe, pour un système de transmision d'informations num~riques sur une liaison 35 optique munie de r~p~teurs ~ amplificateurs optiques, dans les hypothèses considér~es, et en tenant par ailleurs compte
3 20~0292 de la contribution de bruit due aux éléments de l'équipement d'extr~mité-réception situés en amont de ceux réalisant ladite opération de d~cision, une relation entre le taux d'erreurs en réception et certains paramètres caractéris-5 tiques de ce système, incluant des paramètres caractéris-tiques de cette liaison, tels que le nombre de pas et la longueur des pas (un accroissement du nombre de pas, de même qu'une augmentation de la longueur des pas, intervenant, toutes choses égales par ailleurs, pour augmenter ce taux lo d'erreurs).
La présente invention a pour but~ dans un système de transmission d'informations num~riques sur une liaison optique munie de répéteurs à amplificateurs optiques, aussi bien d'améliorer, pour un dimensionnement déterminé de ce 15 système c'est-~-dire pour des valeurs déterminées desdits paramatres caractéristiques, le taux d'erreurs en réception par rapport à celui qui serait obtenu, pour lesdites valeurs, par la relation ainsi rappelée, que de permettre, pour un taux d'erreurs imposé en réception, un 20 dimensionnement dit dégradé de C6 syst~me, c'est-à-dire qui conduirait, par la relation ainsi rappelée, à un taux d'erreur sup~rieur audit taux d'erreurs impos~.
Un tel dimensionnement dégradé consistera par exemple en une augmentation du nombre de pas, en vue de prolonger ladite liaison au del~ de la longueur correspondant, par ladite relation, et pour les mêmes valeurs des autres paramètres caract~ristiques intervenant dans ladite relation, audit taux d'erreurs impos~, ou en une augmentation de la longueur des pas, en vue de réduire le 30 nombre de rép~teurs, par rapport au nombre dit nomimal correspondant, par ladite relation, et pour les m~mes valeurs des autres paramètres caractéristiques intervenant dans ladite relation, au taux d'erreurs impos~, ou encore en une combinaison de ces deux effets.
La pr~6ente invention a pour objet un syst~me de transmission d'informations numériques sur une liaison optique, comportant un équipement d'extrémité-émission, un équipement d'extrémité-réception, et un ou plusieurs répéteurs ~ amplificateurs optiques, essentiellement caractérisé en ce que ledit équipement d'extrémité-émission 5 comporte des moyens de codage correcteur d'erreurs et ledit équipement d'extrémité-réception des moyens dP décodage correcteur d'erreurs.
D'autres objets et caractéristiques de la pr~sente invent-lon appara~tront à la lecture de la description lo su, ~ante d'un exemple de réalisation, faite en relation avec ~es dessins ci-annexés dans lesquels:
/ la figure 1 représente un schéma synoptique d'un système ~ transmission suivant l'invention, / - la figure 2 est un diagramme illustrant à titre d'exemple 15 d'application de la présente invention, les formes de courbe donnant le taux d'erreurs en réception en fonction du niveau de réception pour différentes longueurs de pas ~ gain unitaire, d'une part avant décodage correcteur d'erreurs, d'autre part après décodage connecteur d'erreurs.
Le système de transmission optique illustré sur le dessin comporte un équipement dit d'extrémité-émission, réf~renc~ 1, un équipement dit d'extrémité-réception, réf~rencé 2, et un ou plusieurs répéteurs ~ amplificateurs optiques, dont un seul est illustré sur le dessin, où il est 25 r~férenc~ 3.
L'~quipement d'extrémité-émission 1 comporte des moyens de codage correcteur d'erreurs, référencés 4, qui reçoivsnt les informations numériques ~ transmettre, notées IE.
Les moyens de codage correcteur d'erreurs peuvent mettre en oeuvre un code correcteur d'erreurs tel que par exemple un code linéaire en blocs comme ceux dits B.C.H
~Bose Chaudhuri-Hocquenghem) ou encore Reed-Solomon, ou bien un code convolutionnel, ou bien encore mettre en oeuvre 35 une concaténation de plusieurs de ces codes, identiques ou 2~90292 différents, dont on pourra trouver des descriptions dans la Littérature.
L'équipement d'extrémité-émission 1 comporte en outre un émetteur optique 5, qui reçoit les informations IEC
:Lssues des moyens de codage correcteur d'erreurs et qui fournit un signal optique SE transmis sur la liaison optique, référencée 6. L'émetteur optique 5 comporte notamment un transducteur ~lectro-optique ainsi qu'éventuellement des moyens pour mettre les informations lo numériques ~ transmettre et issues en l'occurrence des moyens de codage correcteur d'erreurs, sous une forme adaptée à leur transmission sur une liaison optique.
Les r~p~teurs tels que 3 peuvent être par exemple des amplificateurs optiques à fibre dopée ou bien des 15 amplificateurs optiques à semi-conducteur.
L'équipement d'extrémité-réception 2 comporte un filtre optique, 7, destiné à rejeter le bruit optique engendré par les amplificateurs optiques de façon à
augmenter le rapport signal-sur-bruit.
Le signal optique SR issu de ce filtre optique est appliqu~ à un récepteur optique, 8, qui délivre des informations num~riques IRC, lesquelles sont appliquées à
des moyens de décodage correcteur d'erreurs 9 opérant suivant le code choisi pour les moyens de codage correcteur 25 d'erreurs 4. Le récepteur optique 8 comporte notamment un transducteur optoélectronique, des moyens de décision, ainsi qu'éventuellement des moyens permettant de repasser de la forme des informations numériques adaptée ~ leur transmission sur la liaison optique ~ la forme initiale.
Comme rappelé plus haut, il résulte de la théorie élaborée pour les systèmes de transmission d'informations analogiques sur une liaison équipée de répéteurs à
amplificateurs électroniques, que le rapport signal-sur-bruit ~ l'extrémit~-réception de cette liaison, s'exprime, 35 dans les hypoth~se6 rappel~es plus haut, sous forme logarithmique, en retranchant successivement au niveau 20~292 d'émission du système plusieurs termes:
- un terme représentant l'affaiblissement par tronçon de ligne, - un terme représentant le niveau de bruit introduit, par 5 r~péteur, - un terme fonction du nombre de répéteurs, plus précisément par 1'intermédiaire de la fonction logarithme, (voir par exemple "Systèmes de T~lécommunications - Bases de transmission" - P. G . FONTOLLIET - Collection Technique et lo Scientifique des Télécommunications - DUNOD), ainsi que, les effets non linéaires engendrés dans le support de transmission constitu~ ici de fibres optiques étant non négligeables, - un terme fonction de ces effets non linéaires, par tronçon 15 de ligne.
Il résulte en outre de la th~orie relative aux systèmes de transmission d'informations numériques que le taux d'erreurs en réception, ~, est, dans l'hypothbse rappel~e plU8 haut, lié au rapport signal-sur-bruit avant 20 d~cision, par l'intermédiaire de la fonction dite de Gauss int~grale complémentaire (voir par exemple l'ouvrage cité
ci-dessus).
Dans le cas consid~ré ici, le rapport signal-sur-bruit avant décision diff~re du rapport signal-sur-bruit à
2s l'extrémit~-r~ception de la liaison, par le fait que le rapport signal-sur-bruit avant décision inclut en outre la contribution de bruit propre au r~cepteur optique, pour les él~me~ts de ce r~cepteur qui interviennent avant ladite opération de d~cision.
Le taux d'erreurs en réception, e', pour un système tel que celui illustré sur le dessin, est en outre lié au taux d'erreurs ~ mentionné ci-dessus, par une relation du type:
(i+t) Cn ei (1-e) n-i i-t~l 2~902~2 o~ "n" et "t" sont des paramètrPs définissant le code correcteur d'erreurs utilisé, "n" désignant la longueur du mode de code, et "t" désignant le nombre d'erreurs corrigibles par mot de code (voir par exemple "Code correcteurs Théorie et Applications" A. Poli, L. Huguet, l~ASSSON - Logique mathématiques informatique.
Comme indiqué plus haut, la présente invention permet ainsi, pour un taux d'erreurs e' imposé, un dimensionnement dit dégxad~ de ce système, c'est-à-dire conduisant ~ un taux 10 d'erreurs ~ supérieur à e'.
A titre d'exemple de dimensionnement dégradé, on citera:
- un accroissement du nombre de pas~
- un accroissement de la longueur des pas, 15 - un accroissement du niveau de bruit introduit, par rép~teur, - un accroissement de l'affaiblissement linéique caractérisant le support de transmission, - une dégradation des performances de l'émetteur optique, 20 entra~nant une réduction du niveau de signal à l'extrémité-émission (ou réception) de la liaison, - une dégradation des performances du récepteur optique, par exemple une réduction de sensibilité du transducteur opto~lectronique, entralnant une dégradation du rapport signal-sur-bruit avant décision, - un accroissement des effets non linéaires dans le support de transmission, - plusieurs de ces ef~ets simultanément.
La pr~sente invention permet aussi, pour un 30 dimensionnement détermin~ de ce système, d'obtenir une amelioration de la marge de fonctionnement par rapport à des performances minimales auxquelles le syst~me doit satisfaire, cette marge permettant d'absorber des fluctuations ou des d~gradations du point de fonctionnemçnt 35 optimal du système causées par exemple par un vieillissement 2~29~

des composants ou une modification des conditions d'environnement (température, électromagnétisme,...) Le diagramme de la figure 2 illustre les formes de courbe donnant le taux d'erreur en réception d'une part 5 avant décodage correcteur d'erreurs (e), d'autre part après decodage correcteur d'erreurs (e') en fonction du niveau de réception noté "r", et exprimé en dBm, pour différentes longueurs de pas ~ gain unitaire (en l'occurrence cinq longueurs notées pl, p2, p3, p4, p5 par ordre de longueurs 10 décroissantes) sur une liaison de longueur donnée.
Les courbes correspondant au taux d'erreur avant décodage correcteur d'erreurs sont représentées en pointillés et celles correspondant au taux d'erreur après décodage correcteur d'erreurs sont représentées en traits 15 pleins. On observe dans chacun des cas que pour un pas de longueur donn~e, le taux d'erreur diminue quand le niveau de réception augmente, et que pour un niveau de réception donné, le taux d'erreur diminue quand la longueur du pas diminue.
On observe en outre que pour un niveau de réception et une longueur de pas donnée, le taux d'erreurs ~ après décodage correcteur d'erreurs est inferieur au taux d'erreurs e' avant décodage correcteur d'erreurs dans les limites des capacités de correction du code correcteur 25 d'erreurs utilisé.

Claims (5)

1/ Système de transmission d'informations numériques sur une liaison optique, comportant un équipement d'extrémité-émission (1), un équipement d'extrémité-réception (2), et un ou plusieurs répéteurs (3) à amplificateurs optiques, caractérisé en ce que ledit équipement d'extrémité-émission comporte des moyens de codage correcteur d'erreurs (4) et ledit équipement d'extrémité-réception des moyens de décodage correcteur d'erreurs (9).
2/ Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens de codage et lesdits moyens de décodage correcteur d'erreurs sont utilisés pour permettre, pour un taux d'erreurs en réception imposé en sortie desdits moyens de décodage correcteur d'erreurs, un dimensionnement dit dégradé de ce système, c'est-à-dire conduisant, par la relation liant le taux d'erreurs en entrée desdits moyens de décodage à des paramètres caractéristiques de ce système, à
un taux d'erreurs supérieur audit taux d'erreurs imposé.
3/ Système selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit dimensionnement dégradé consiste en une augmentation du nombre de pas à gain unitaire de ladite liaison.
4/ Système selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit dimensionnement dégradé consiste en une augmentation de la longueur des pas à gain unitaire de ladite liaison.
5/ Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens de codage correcteur d'erreurs et lesdits moyens de décodage correcteur d t erreurs sont utilisés pour permettre d'obtenir, pour un dimensionnement donné de ce système, une amélioration de la marge de fonctionnement par rapport à des performances minimales auxquelles le système doit satisfaire.
CA 2090292 1992-02-28 1993-02-24 Systeme de transmission d'informations numeriques sur une liaison optique a repeteurs a amplificateurs optiques Abandoned CA2090292A1 (fr)

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