FR2553951A1 - Dispositif de memorisation d'informations dans un systeme de transmission par fibre optique - Google Patents
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Abstract
SELON L'INVENTION, LA MEMORISATION D'INFORMATIONS, EN PARTICULIER SOUS LA FORME DE DONNEES NUMERIQUES EST REALISEE EN CREANT AU MOINS UNE MEMOIRE CIRCULANTE UTILISANT COMME LIGNE A RETARD LA FIBRE OPTIQUE F DE LIAISON ENTRE TERMINAUX 1, 2. LES TRANSMISSIONS S'EFFECTUENT SUR UNE PREMIERE LONGUEUR D'ONDE ET CHAQUE MEMOIRE CIRCULANTE UTILISE UNE LONGUEUR D'ONDE PARTICULIERE, DIFFERENTE DE CELLE DES AUTRES MEMOIRES ET DE LA LONGUEUR D'ONDE DE TRANSMISSION. CHAQUE MEMOIRE R A R COMPREND, DANS UN PREMIER TERMINAL 1, UNE SOURCE DE LUMIERE E A E, UN DETECTEUR ET UN MULTIPLEXEUR MX A MX DE COUPLAGE AVEC LA FIBRE OPTIQUE DE LIAISON F ET, DANS LE TERMINAL 2 QUI LUI EST COUPLE, UN MIROIR DICHROIQUE MD REFLECHISSANT SELECTIVEMENT LES LONGUEURS D'ONDES DES MEMOIRES CIRCULANTES ET TRANSMETTANT LES AUTRES LONGUEURS D'ONDES.
Description
DISPOSITIF DE MEMORISATION D'INFORMATIONS DANS UN SYSTEME
DE TRANSMISSION PAR FIBRE OPTIQUE.
La présente invention concerne un dispositif de mémorisation d'infor-
mations, en particulier d'informations constituées par des données numéri-
ques, dans un système de transmission entre au moins des premier et deuxième terminaux, couplés par une ou des fibres optiques formant canal de liaison.
Pour différentes raisons, et notamment en cas d'occupation momenta-
née des canaux de liaisons, il est nécessaire de disposer d'organes de mémorisation. On associe donc habituellement aux terminaux connectés à un canal de liaison des mémoires qui peuvent présenter des architectures logiques
diverses. Les fonctions remplies peuvent être également diverses.
On trouve généralement associées aux terminaux, des mémoires du type tampon, capables de stocker, au moins temporairement, un ou plusieurs
messages à transmettre ou reçus.
On sait par ailleurs qu'une fibre optique se comporte, vis à vis d'une
onde guidée, comme une ligne à retard.
En effet, la vitesse de propagation de la lumière étant finie, une impulsion lumineuse injectée à une extrémité d'une fibre optique se propage le long de celle-ci en mode guidée et atteint l'autre extrémité au bout d'un intervalle de temps que l'on appellera dans ce qui suit "temps de parcours moyens T o", temps aisément déterminable, si l'on connait la longueur de la fibre optique. On peut donc utiliser une fibre optique comme ligne à retard et de ce fait comme élément de mémorisation d'une mémoire du type à circulation de données; la capacité de stockage d'une mémoire de ce type dépendant du temps de propagation, c'est à dire dans le cas présent de la
longueur de la fibre optique, et du débit de l'information injecté en entrée.
L'invention tire avantage du phénomène physique qui vient d'être rappelé. Selon l'invention, la ou les fibres optiques véhiculant les signaux à transmettre d'un terminal à un autre vont être utilisées également pour
former l'élément de base d'au moins une mémoire circulante.
Pour ce faire, selon un des aspects les plus importants de l'invention, les transmissions d'informations entre les terminaux par fibres optiques s'effectuent à l'aide d'une onde lumineuse présentant un spectre étroit centré sur une première longueur d'onde et la mémorisation d'informations s'effectue en faisant circuler ces informations sur cette même fibre optique à l'aide d'une onde lumineuse présentant un spectre étroit centré sur une
deuxième longueur d'onde, distinct du premier spectre.
Selon un autre aspect important de l'invention, des moyens de retrans-
mission sélectifs sont prévus, de manière à retransmettre au terminal
l'ayant émis l'onde lumineuse de la deuxième longueur d'onde.
Selon une variante supplémentaire, plusieurs mémoires, distinctes d'un point de vue logiciel bien qu'utilisant en commun la même liaison physique par fibre optique, comme ligne à retard, peuvent être réalisées en utilisant plusieurs longueurs d'ondes distinctes les unes des autres et distinctes de la
première longueur d'onde utilisée classiquement à des fins de transmission.
L'invention a donc pour objet un dispositif de mémorisation d'informa-
tions dans un système de transmissions comprenant au moins des premier et des deuxième terminaux couplés par un canal de liaison à fibre optique, lesdites transmissions étant assurées par l'intermédiaire d'organes émettant des radiations lumineuses d'une première longueur d'onde modulées par les informations à transmettre et d'organes opto- électroniques de détection de ces radiations, organes couplés optiquement audit canal de liaison à fibre optique; caractérisé en ce qu'il comprend au moins une mémoire circulante associée à au moins un des terminaux utilisant ladite fibre optique du canal de liaison comme ligne à retard; et en ce que cette mémoire circulante comprend dans le terminal auquel elle est associée, un organe émetteur de radiations lumineuses d'une deuxième longueur d'onde différente de la première longueur d'onde, modulée par des informations à mémoriser, un organe opto-électronique de détection de ces radiations, un multiplexeur couplé optiquement à la fibre optique du canal de liaison, injectant dans cette fibre optique les radiations de la deuxième longueur d'onde émises par l'organe émetteur et les prélevant sélectivement pour les transmettre à l'organe opto- électronique de détection et, dans un deuxième terminal couplé au premier par la fibre optique de liaison, un organe optique retransmettant sélectivement par la fibre optique du canal de liaison les radiations de la deuxième longueur d'onde de manière à ce qu'elle forme une ligne à retard de longueur double de la longueur de la fibre optique du canal
de liaison.
L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages apparaitront à
la lecture de la description qui suit, en référence aux figures annexées:
- la figure 1 illustre schématiquement le dispositif de l'invention; - la figure 2 illustre un exemple de réalisation concrète d'un tel dispositif; - la figure 3 illustre un exemple de réalisation concrète d'un dispositif selon l'invention adapté à des transmissions bidirectionnelles d'informations; - la figure 4 illustre un système de transmission par fibres optiques en boucle fermée; - les figures 5 à 6 illustrent deux exemples de réalisations concrètes de dispositifs selon l'invention pouvant être mis en oeuvre dans un système de
transmission de ce type.
La figure 1 illustre schématiquement les dispositions principales
adoptées dans le cadre de l'invention.
La liaison illustrée est une liaison série par fibre optique du type unidirectionnelle entre un premier terminal 1, ou terminal émetteur, et un
second terminal 2, ou terminal récepteur.
Pour fixer les idées, on considèrera dans ce qui suit qu'il s'agit de transmissions de données numériques et que ces données consistent en des mots binaires d'un nombre fixe d'éléments binaires ou bits. Chaque bit est représenté par une impulsion lumineuse qui va se propager le long d'un canal
à fibre optique unique f reliant les deux terminaux.
Ces conventions ne sont naturellement pas limitatives de la portée de l'invention. Tous autres types de transmissions par fibres optiques restent
dans le cadre de l'invention.
De façon classique le terminal émetteur I comporte une source
d'énergie lumineuse Elo émettant sur une longueur d'onde que l'on référen-
cera dans ce qui suit X0. De façon préférentielle, cette source est un laser semiconducteur ou une diode électroluminescente commandée par des signaux électriques VEIO. Ces signaux sont fournis par un organe A1
d'adaptation et d'amplification et représentent l'information à transmettre.
Cette information est pour sa part générée de façon habituelle par
toute source appropriée, représentée par la référence générale SS1.
De façon habituelle également, le terminal émetteur I comprend des
circuits CC1 de commande et de gestion des transmissions.
Ces circuits CCi, notamment, ne transmettent -qu'à des instants
appro priés et selon un protocole particulier associe au système de transmis-
sion, les signaux représentant des informations VSS1 fournies par la source SS1, après un traitement local éventuel, à l'entrée de l'organe d'adaptation
et d'amplification A1, sous forme de signaux électriques Ve1.
L'onde lumineuse, modulée de façon impulsionnelle, par les informa-
tions à transmettre selon la convention retenue, va être transmise par la
fibre optique f au terminal récepteur 2, détectée par un organe opto-
électronique de détection R20, par exemple une photodiode semiconductri-
ce, et convertie sous la forme de signaux électriques VR20, signaux adaptés et amplifiés par un organe A2 d'adaptation et d'amplification. Les signaux de sortie VS2 de cet organe vont être exploités de façon classique par des
circuits appropriés (non représentés sur la figure). -
Toutes les dispositions qui viennent d'être rappelées sont communes à
l'Art Connu.
Selon un aspect fondamental de l'invention, la fibre optique f va également être utilisée comme élément de base d'au moins une mémoire
circulante, c'est à dire comme ligne à retard.
Pour ce faire, le terminal émetteur 1 est muni d'au moins une paire d'organes opto-électroniques d'émission (El1) et de réception (R11) d'énergie lumineuse. Ces organes sont couplés optiquement à la fibre optique f de transmission, par exemple à l'aide d'un multiplexeur (MX1) qui sera décrit ultérieurement de façon détaillée et par des tronçons de fibres optiques,
respectivement fEll et fRll.
L'émetteur de lumière E11, qui peut être également une diode électroluminescente ou une diode laser semiconductrice, est commandé par
des signaux électriques VEl représentant des informations à mémoriser.
Ces signaux sont transformés en impulsions lumineuses injectées, via la fibre
optique fE11 et le multiplexeur MX1, dans la fibre optique f.
Selon une disposition importante de l'invention, la source El1 émet une radiation de longueur d'onde X 1 distincte de la longueur d'onde X0 émise par la source E10o Les ondes de longueurs d'ondes 0 et %1 sont toutes deux guidées et transmises par la fibre optique f au terminal récepteur 2. Selon une autre disposition de l'invention, celui-ci comporte insere sur la ligne de transmission, en l'occurence disposés entre la fibre optique f et l'organe de détection R20, des moyens sélectifs MD20 de retransmission de l'onde de longueur d'onde % 1. Dans l'exemple illustré, il s'agit d'un miroir
dichroique réfléchissant l'onde lumineuse de longueur d'onde 1À 1 et trans-
mettant toutes les autres longueurs d'ondes, en particulier la longueur d'onde ou L'onde lumineuse de longueur d'onde %1 est donc retransmise par la fibre optique f au terminal émetteur I et, via le multiplexeur MX1 et le tronçon de fibre optique fR11, au détecteur opto-électronique RIl1. Celui-ci convertit l'énergie lumineuse détectée en un signal électrique disponible sur
sa sortie: VRui.
Ce signal peut, soit être regénéré par des circuits RG1 et réinjecté à nouveau, via l'émetteur Ell, le tronçon de fibre optique fEll et le multiplexeur MX1, dans la fibre optique de transmission f, soit être exploité
par les circuits de commande CC1, soit encore être réinjecté et, simultané-
ment, être exploité par ces circuits de commande CC1.
La réinjection sélective du signal VR1il s'effectue grâce à un signal de commande de recirculation S1 fourni par les circuits de commande C1, par exemple un signal binaire dont un état logique autorise la recirculation et
l'autre état logique rend inactif les circuits de regénération RG1.
Les circuits de commande CC1 comprennent également des éléments
de commutation, par exemple des interrupteurs électroniques reliant sélec-
tivement les sorties de la source SS1 et du détecteur Rll aux entrées de
l'amplificateur A1 et de l'émetteur Ell.
Ainsi le signal VRll, prélevé sur la sortie du détecteur Ril, peut être transmis à l'ensemble amplificateur Al-émetteur E10 pour être converti en un signal optique sous forme d'impulsions lumineuses de longueur d'onde T o0 et de ce fait transmis au terminal récepteur 2 pour y être détecté et exploité.
La chaine des éléments qui viennent d'être décrits, notamment l'émet-
teur E1l, le tronçon de fibre optique fE1l, le multiplexeur MX1, la fibre optique f, utilisée par ailleurs comme canal de transmission, le miroir MD20, le tronçon de fibre optique fRll et le régénérateur RG1, constitue donc une mémoire à recirculation. La capacité de cette mémoire peut être déterminée simplement. En effet, si Lf est la longueur de la fibre optique f exprimée en kilomètres, DN le débit d'un train numérique exprimé en bits/seconde et -rT 0 le temps de parcours moyen de la lumière d'une longueur de fibre f, la capacité C de la mémoire obéit à la relation C =2 ToLfDN A titre d'exemple, pour un débit DN de 100 Mb/s, une longueur Lf de 1 km et un temps moyen de propagation T o de l'ordre de 5 /us/km, il est
possible de stocker dans la mémoire à recirculation 103 bits.
En utilisant plusieurs autres longueurs d'ondes X 27 i' n' distinctes de la longueur d'onde)'1 et également de la longueur d'onde X0 utilisée pour les transmissions, on peut créer autant de mémoires circulantes supplémentaires, en dupliquant les éléments opto-électroniques décrits pour
la mémoire d'indice "1".
Deux mémoires supplémentaires d'indices intermédiares "i" et maxi-
mum "n" ont été représentées sur la figure 1.
Comme il a été indiqué en ce qui concerne la première mémoire circulante, les circuits de commandes CC1 établissent des liaisons sélectives entre ces mémoires (entrées ou sorties), la sortie de la source d'informations SS1 et l'entrée des circuits de transmission, c'est à dire dans l'exemple illustré l'entrée de l'amplificateur A1 (signal Vel). On peut également établir des liaisons sélectives entre les mémoires, par exemple pour mettre en série les lignes à retard des différentes mémoires à circulation pour en augmenter artificiellement la capacité. Il doit être bien entendu qu'ils s'agit de mémoires virtuelles, distinctes au seul niveau du logiciel, car elles utilisent toutes, selon un aspect avantageux de l'invention, le même médium,
c'est à dire la fibre optique de transmission f.
Sur la figure 1, à titre d'illustration, deux liaisons sélectives I et 1' ont été représentées, liaisons établissant un couplage entre d'une part, la source d'information SS1 et l'entrée de la mémoire à circulation de rang "i" de manière à stocker temporairement le signal VSS1 dans cette mémoire et, d'autre part un couplage entre la sortie de la mémoire de rang "n" (signal
VRln) et l'entrée de l'amplificateur A1 de manière à transmettre l'informa-
tion précédemment stockée dans cette mémoire au terminal récepteur 2. Une série de signaux de commande de regénération et de recirculation (...Si,.. .,Sn) sont élaborés par les circuits de commande C1 et appliqués aux regénérateurs (...RGi,...,RGn) de la même manière qu'en ce qui concerne le
régénérateur RG1.
A tout instant, la configuration des liaisons sélectives est déterminée de façon dynamique par des circuits de gestion des transmissions, par exemple sous la conduite d'un circuit de traitement de données à programme enregistré, incorporés dans les circuits de commande CC1. De façon classique ce circuit, compte-tenu d'un protocole spécifique adopté pour le système de transmission, génère des signaux de commande ouvrant ou fermant des portes logiques disposées entre les points à relier. On peut
également utiliser des systèmes cablés ou des réseaux logiques programma-
bles connus sous la dénomination anglo-saxonne "P.L.A.". Toutes ces techni-
ques sont communes à l'Art Connu et sortent du cadre spécifique de
l'invention.
La figure 2 illustre un exemple de réalisation concrète des circuits de couplages optiques entre les terminaux et la fibre optique f, notamment des
circuits de multiplexage.
Les éléments identiques à ceux de la figure I portent les mêmes références et ne seront pas redécrits. Les organes de regénération RG1 à RGn ont été regroupés dans les circuits de commande CC1 qui reçoivent ou
transmettent les signaux VR10 à VRln et VE10 à VEIN.
Le rayonnement de longueur d'onde X)0, issu de la source El0 est émis par l'une des extrémités de la fibre fE10 sous la forme d'un faisceau divergent. Ce rayonnement est collimaté par une première lentille LE10 et refocalisé par une seconde lentille Li0 sur la face d'entrée de la fibre
optique f.
Sur le trajet lumineux entre les lentilles LE10 et LI0 sont intercalés des miroirs dichroïques: MDll, MDli, MDln. Ces miroirs réfléchissent des longueurs d'ondes respectives: X 1, Xi X n et transmettent, chacun, les
autres longueurs d'onde sans atténuation importantes.
Pour chaque paire émetteurt-récepteur de lumière Eli - Rli sont prévues également deux lentilles collimatrices, respectivement LEli et LR1i, associées aux faces terminales des tronçons de fibres optiques FRli et FEii. Aces deux lentilles est assocciée une lame Mi à coefficients de
transmission T et de réflexion R partiels, par exemple une lame semi-
transparente (T = R = 50%). Cette lame Mli transmet le faisceau émis par la source Eli et collimaté par la lentille LEi vers le miroir dichroîque MDii qui, a son tour, le transmet vers la lentille L!0 et la fibre optique f. Une onde lumineuse de longueur d'onde À i issue de cette fibre optique f est collimatée par la lentille L10 est à son tour réfléchie par le seul miroir dichroïque MDli vers la lame M i et réfléchie partiellement vers la lentille
LRli.
Cet ensemble d'éléments optiques LEii, LRii, Mli et MDli constitue un exemple de réalisation concrète de multiplexeur de rang i, référencé MX
sur la figure 1.
Les autres multiplexeurs MX1 à MXn sont réalisés de manière analo-
gue. Seuls les miroirs dichroiques diffèrent, en ce sens qu'ils sont adaptés à réfléchir, sélectivement, une et une seule des longueurs d'ondes X 1 à X n et
non À i' Cet aspect est conforme à l'enseignement du brevet FR-B-
2 258 751, auquel on pourra se référer pour une description plus ample de
l'aspect multiplexage.
Dans le terminal récepteur, comme il a été précédemment indiqué, il est disposé un miroir dichroïque MD20 qui réfléchit toutes les longueurs d'onde x, à X n et transmet la seule longueur d'onde À 0 utilisée aux fins de
transmission de l'information.
Pour fixer les idées, avec les composants optiques actuellement disponibles des données réalistes pour un système de transmission du type qui vient d'être décrit sont les suivantes: longueur maximale de la liaison: 4 km À débit typique: 100 Mb/s Nombre de mémoires circulantes 4 capacité maximale par mémoire: 4.103 bits Des exemples de composants utilisables sont rassemblés dans le
tableau I disposé en fin de la présente description.
Le bilan énergétique du système est résumé dans le tableau II
également déposé en fin de la description.
De ce dernier tableau il ressort, en considérant que la puissance optique couplée dans les tronçons des fibres optiques fE10, fEll à fEn à partir d'une diode laser est supérieure à 0 dBm et que la puissance optique minimum nécessaire pour un taux d'erreur inférieur à 10-9 à 100 Mb/s est inférieure -40 dBm, que les marges prévisibles sont donc: supérieures à 31 dB pour la ligne de transmission et supérieures à 21 dB pour chaque
mémoire circulante.
Un meilleur équilibrage des bilans de la ligne de transmission et des
mémoires circulantes serait obtenu en utilisant une diode électrolumines-
cente pour la ligne de transmission émettant des radiations centrées sur la longueur d'onde X0 = 1300 nm environ et des diodes laser émettant des radiations dans une "fenêtre" allant de 700 nm à 800 nm. La longueur d'onde spécifique d'émission de chaque diode peut être ajustée en jouant sur les
dopants des matériaux semiconducteurs.
Dans ces conditions, la puissance optique couplée par la diode électro-
luminescente est de l'ordre de - 10 dBm et l'atténuation est de 1 dB/Km
environ. La marge de la ligne de transmission est alors réduite à 23 dB.
L'invention n'est pas limitée à la transmission unidirectionnelle de données.
La figure 3 illustre un exemple d'architecture de système de transmis-
sion bidirectionnelles de données entre deux terminaux émetteurs-récep-
teurs 1 et 2.
Dans un but de simplification, une seule mémoire circulante est représentée, associée à chaque terminal, dans l'exemple de réalisation
illustré par la figure 3.
Chaque terminal comporte donc des organes d'émission, respective-
ment la chaine d'éléments: source El0, fibre optique fE10, lentille LE10, pour le terminal 1 et source E20, fibre optique fE20, lame semitransparente
M20 et lentille L20 pour le terminal 2.
Il en est de même pour les organes de réception: détecteurs R10 et
R20, lentilles LRi0 et LR20, fibres optiques fR10 et fR20.
On suppose également que, comme précédemment, les transmissions
s'effectuent sur une longueur d'onde '0.
Les mémoires circulantes associées à chaque terminal comprennent, chacune, des éléments analogues à ceux décrits en relation avec la figure 2: une paire d'émetteurs-récepteurs, respectivement fEll-fR11 et fE21-fR21 des lentilles collimatrices, respectivement LEIl -LRI1 et LE21-LR21; ainsi
qu'une lame semi-transparante et un miroir dichroTque, respectivement Mil-
MD11 et M21-MD20 Les sources Ell et E21, émettent des radiations de longueurs d'ondes dictinctes les unes des autres, par exemple de longueurs d'ondes À 1' et L 2' distinctes également de la longueur d'onde X 0. Les miroirs dichroiques MD1i et MD21 réfléchissent, respectivement, les seules longueurs d'onde X 1et À2
Pour compléter l'ensemble, le terminal 1 comporte un miroir dichrol-
que MD12 réfléchissant la longueur d'onde A 2 associée au terminal 2 et
transmet les autres longueurs d'onde, notamment j0 et X 1.
Chaque mémoire comporte en outre un organe régénérateur (non
représenté) compris dans les circuits électroniques associés à chaque termi-
nal et référencés respectivement CC1 et CC2.
De même, le terminal 2 comporte un miroir dichroïque MD2, réfléchis-
sant la longueur d'onde X 1 et transmettant les longueurs d'onde À 0 et X 2' Par cette disposition, conformément à l'invention, la fibre optique f, canal de liaison entre les terminaux 1 et 2 est utilisée en outre comme ligne à retard et, de plus, mise en commum entre les mémoires associés à ces deux terminaux.
L'utilisation d'une fibre optique se prête particulièrement à la réalisa-
tion d'une structure de liaison en boucle. Un mode d'exploitation générale-
ment utilisé sur une boucle consiste à faire circuler des messages de
longueur fixe qui contiennent des informations ou bien sont vides d'informa-
tions. Un terminal émetteur doit attendre le passage d'un message vide pour le remplacer par son message, puis afin de contrôler la bonne transmission de l'information, il attend le retour de son message pour le remplacer par un message vide. Il faut remarquer que deux problèmes se posent: II - il faut assurer d'une manière ou d'une autre l'existence des messages vides,
- d'autre part la circulation des messages vides diminue artificielle-
ment la bande passante effective (du point de vue de l'information) de la boucle. Une solution à ces deux inconvénients peut être trouvée en utilisant des mémorisations de messages au niveau de chaque terminal émetteur. En effet, si l'émetteur est capable de mémoriser un ou plusieurs messages, la procédure d'émission devient: - le message arrivant est un message vide, l'émetteur le remplace par son message; - le message arrivant est un message valide, l'émetteur établit un retard d'un message et insère pendant ce temps son message; - selon le nombre d'éléments de mémorisation qu'il dispose, il peut ainsi émettre plusieurs messages; - à chaque fois qu'un message vide apparaît sur la boucle, un terminal connecté ayant des messages retardés dans les éléments de mémorisation le remplace par un message retardé; - de même lorsqu'un message émis précédemment revient à sa source, il est remplacé par un message retardé ou par un message vide s'il n'y a pas
de message retardé.
La possibilité de retarder un message, selon l'invention, par émission sur la fibre optique de liaison avec des longueurs d'onde différentes, peut permettre d'exploiter au mieux cette procédure. Il suffit que le retard de chaque ligne soit égal à un nombre entier de messages de un à N.
La figure 4 illustre un exemple d'architecture de système de transmis-
sion par fibres optiques en boucle fermée. Dans un but de simplification, il n'a été représenté que quatre terminaux T1 à T4 connectés par des coupleurs C1 à C4 à la boucle composée des fibres optiques f12 à f41'
En général, aux coupleurs C1 à C4 sont attribués deux r8les distincts.
Un premier rôle est le rôle de réception et de transmission d'informa-
tions. On suppose dans l'exemple illustré que les transmissions sont du type unidirectionnel, c'est à dire que l'information circule dans un seul sens, par convention dans le sens croissant des indices I à 4. Chaque terminal T1 à T4 est connecté à son coupleur, C1 à C4, par une fibre réceptrice, fr, à frn, et
une fibre réceptrice, feI à fen.
Le second rôle communément attribué aux coupleurs est celui de "courtcircuit" optique. En effet, lorsqu'un des terminaux est défectueux, il ne doit pas, sauf à dégrader fortement la fiabilité globale du système de
transmission, affecter le fonctionnement des autres terminaux et la possibi-
lité de communiquer entre ceux-ci. Le terminal défectueux doit donc être mis hors service et le coupleur associé à ce terminal devenir "transparent"
aux transmissions.
Un exemple de réalisation concrète de terminal T1 comportant les dispositions conformes à l'invention et de son coupleur associé C1 est
itlisutré par la figure 5.
L'architecture de ce terminal est proche de celle illustrée par la figure 2, à l'exception près qu'il est nécessaire de différencier la partie réception de la partie émission, la première étant couplée optiquement à la fibre réceptrice fr! provenant du coupleur C1 et la seconde à la fibre émettrice fe1 transmettant les informations émises au coupleur C1 ce pour une
transmission ultérieure au terminal aval T2.
Dans un but de simplification, on suppose, sans que cela soit limitatif,
que le terminal T1 ne comporte qu'une mémoire circulante associée.
Le coupleur C1 est constitué, dans l'exemple illustré, d'un commuta-
teur K1 qui peut être un commutateur optique à commande mécanique du
type décrit dans la demande de brevet FR-A-2 479 993. Plus particulière-
ment référence doit être faite aux figures 14 et 15 de cette demande de
brevet français.
En position de fonctionnement normal (position 1), ce commutateur établi un couplage optique entre d'une part, la fibre optique émettrice fe et la fibre optique f 12 de couplage entre les terminaux 1 et 2 (figure 4) et, d'autre part, entre la fibre optique réceptrice fr1 et la fibre optique f41 de
couplage entre les terminaux 4 et 1.
En position hors-service (position I), le terminal 1 est "court-circuité" optiquement et les fibres optiques f 12 et f41 sont couplées entre-elles directement par une-fibre optique fCC1 solidaire de la partie mobile du
commutateur K1.
Celui-ci est actionné par des moyens de commande (non représentés sur la figure 5) tel qu'un relais électromagnétique recevant, par exemple, un signal de commande SC1 généré par les circuits électroniques CC1
associés au terminal T1.
Selon l'aspect le plus important de l'invention, chaque fibre optique f 12à f41 formant la boucle est utilisée en sus de sa fonction de canal de transmission, comme ligne à retard pour la mémoire ou plus généralement les mémoires circulantes associées au terminar situé en amont dce ces fibres
optiques f12 à f41'-
Pour ce faire, chaque terminal T1. T' doit comprendre: un miroir dichroTque MDi12 pour le terminal T1 ou> des- moyens équivalènts pour retransmettre au terminal amont qui lui est couplé la ou les lbngueurs d'ondes utilisées pour les mémoires circulantes associées à ce terminal, T4
dans l'exemple illustré.
Ce miroir doit être situé de préférence au niveau du coupleur C1, comme illustré sur la figure 5, de manière à rester actif lorsque le terminal T1 est mis hors-service (position II du commutateur K1). Dans le cas contraire, la mémoire circulante du terminal amont comprendrait deux tronçons en série: f ll et f 12 pour le terminal T" lorsque le commutateur
est en position II.
On suppose, dans l'exemple illustré, que chaque mémoire comporte une source, Ell pour le terminal T1, émettant des radiations de longueur d'onde À Ces radiations sont multiplexées avec les radiations de longueur d'onde X0 émises par la source E10 à l'aide d'un multiplexeur comprenant un miroir dichroîque MDi0 réfléchissant la longueur d'onde À. Auparavant les O radiations émises par les sources Ei0 et E11 sont transmises par des tronçons de fibres optiques de couplages fE!0 et fEll à des lentilles
collimatrices LE1o et LEll.
Le faisceau issu du multiplexage est transmis à une lentille supplémen-
taire Ll0, pour être focalisé sur l'extrémité de la fibre optique fe1.
La fibre optique fr1 pour sa part peut être couplée directement à un organe opto-électronique RI0 de détection de la longueur d'onde À0 En ce qui concerne le terminal T1, la ligne à retard de sa mémoire circulante associée est constituée essentiellement par la fibre f 12' la fibre fi étant habituellement de longueur négligeable. Le terminal T2 comporte également, comme chaque terminal, un miroir dichroque (non représenté sur la figure 5) réfléchissant la longueur d'onde X l' Les ondes réfléchies sont transmises sélectivement à un détecteur Ril à l'aide d'un miroir dichroique MD1 il disposé entre la lentille de focalisation L101 et le miroir
dichroique MD10. Le faisceau réfléchi est transmis par une lentille focalisa-
trice LRl1 au tronçon de fibre optique fRi1 couplé en son autre extrémité
au détecteur Ri.
Le dispositif qui vient d'&tre décrit a pour avantage de pouvoir réutiliser les mêmes longueurs donde pour tous les terminaux en ce qui concerne leurs mémoires circulantes associées. Cependant la capacité de ces mémoires est limitée dans la mesure o on n'utilise pas toute la longueur
de la boucle comme ligne à retard.
En modifiant légèrement l'architecture de la figure 5 et en attribuant une longueur d'onde ou un spectre de longueurs d'ondes à chaque terminal distinctes les unes des autres, et surtout spécifiques à ce terminal, il est
possible de se servir de toute la longueur de boucle comme ligne à retard.
Un terminal convenant pour une architecture de ce type est illustrée
par la figure 6.
Le coupleur C1 est identique à celui décrit précédemment en relation
avec la figure 5.
Le terminal comprend deux blocs distincts: un bloc démission des longueurs d'ondes À 0 et X 1 et un bloc de réception de ces longueurs d'ondes.
Le premier bloc comprend les sources E10 et Ell, les tronçons de.
fibres optiques fE10 et fEll, les lentilles de collimation LE10 et LEll et le miroir dichroïque MD10 réfléchissant la longueur d'onde >. Le faisceau cQllimaté, véhiculant les deux longueurs d'onde X 0 et 1' est transmis à
une lentille focalisatrice L101 de couplage avec la fibre optique feI.
Le bloc de réception comprend les organes opto-électroniques Ri0 et R11 de détection des longueurs d'ondes respectrices X0 et X1, les tronçons de fibres optiques fRi0 et fRii, les lentilles focalisatrices LRI0 et LR, un premier miroir dichroique MDO1 réfléchissant sélectivement la longueur d'onde. 0 d'un faisceau collimaté, issu d'une lentille collimatrice L102 couplée à la fibre optique fr1 et un second miroir dichroîque MDll, disposé sur ce même faisceau, réfléchissant sélectivement la longueur d'onde 1i Le faisceau collimaté issu de la lentille L102, lentille couplée à la fibre optique de réception frl, véhicule donc toutes les longueurs d'ondes reçues par le terminal T1: c'est à dire dans l'exemple illustré la longueur
d'onde ào utilisée pour les transmissions et la longueur d'onde X 1' spécifi-
que à la mémoire circulante associée au terminal mais aussi toutes les longueurs d'ondes spécifiques aux autres terminaux, c'est à dire, puisqu'on suppose pour des raisons de simplification qu'il n'y a qu'une mémoire circulante par terminal, les longueurs d'ondes X 2 (terminal T2) à X 4
(terminal T4).
Dans le cas général, si on appelle X ijles longueurs d'ondes d'indices j spécifiques au terminal d'indice i, chacun de ces terminaux comprend, dans le bloc de réception, outre un miroir dichroTque réfléchissant la longueur
X 0' des miroirs dichroïques ou des moyens équivalents pour chaque lon-
gueurs d'ondes X ij Ces miroirs dichroques transmettent toutes les autres
longueurs d'ondes.
Dans l'exemple illustré, en aval des miroirs MDll et MD,0, le faisceau
collimaté véhicule les longueurs d'ondes A 2 à À 3' Ce faisceau est intercep-
té par une lame semi-transparente M,01, disposée entre le miroir dichroïque MDI0 et la lentille L10P, qui réfléchit partiellement le faisceau collimaté vers cette dernière lentille Ll01 de façon à transmettre ces rongeurs d'ondes
vers le terminal aval.
L'ensemble qui vient d'être décrit constitue donc un "court-circuit" optique pour les longueurs d'ondes X 2 à 1 4' Lorsque le terminal T1 est mis en service (commutateur en positon II), le "court-circuit" optique est obtenu directement par la fibre optique fCC1 couplant dans cette configuration les fibres optiques de la boucle f 12 et f41l On peut également obtenir une architecture hybride entre les deux architectures qui viennent d'être décrites (figures 5 et 6). En effet, en interposant dans la boucle ou en retirant de celle-ci, de façon commandable, des miroirs dichroîques ou des éléments optiques analogues, on peut obtenir une mémoire circulante reconfigurable dynamiquement: dans l'exemple choisi la longueur de la ligne à retard de 'chaque mémoire et donc sa capacité peut être réglée à volonté entre une et quatre sections. En outre, si plusieurs mémoires circulantes sont associées à chaque terminal, en jouant sur les possibilités déjà évoquées de créer des liaisons sélectives et reconfigurables également entre les mémoires associées à chaque terminal, grâce aux circuits électronique de commande (figure 6:CC1), il est encore possible d'augmenter les performances et la souplesse des dispositifs de
mémorisation et par là du système de transmission.
A titre d'exemple parmi d'autres, si l'on considère des messages de longueurs fixes et des mémoires circulantes élémentaires de capacité d'un seul message, grâce aux possibilités de reconfiguration, les différents messages circulant dans le système peuvent être décalés les uns par rapport aux autres, réordonnés ou supprimés. D'autres messages peuvent être intercalés. Les messages peuvent être à tout moment transmis d'un terminal à un autre, éventuellement exploités et ou remémorisés pour une nouvelle
transmission ultérieure.
L'invention n'est pas limitée aux seules variantes d'exécutions explici-
tement décrites à des fins d'illustration de celle-ci. On peut notamment remplacer les éléments optiques discrets par des éléments réalisés en optique intégrée, à base de coupleurs électro-optiques par exemple ou par
des éléments optiques d'autres types.
A titre d'exemples, les ensembles du type "'LRin, Mln, LE ln" du terminal illustré par la figure 2 peuvent être remplacés par un dispositif dérivateur-mélangeur tel que décrit dans le brevet FR-B-2 362 413 et les multiplexeurs (MX1 à MXn), outre ceux du type décrit en relation avec les figures 2 à 6 peuvent être réalisés de toutes les manières décrites dans le
brevet FR-B-2 258 751 précitée.
Enfin, bien que dans les exemples illustrés les transmissions étaient du type serie, il est possible en dupliquant les fibres optiques de liaisons et les éléments optiques associés à chaque fibre de réaliser des transmissions parallèle de mots binaires multibits, un bit étant transmis par chaque fibre optique. Ceci est également vrai en ce qui concerne les mémoires circulantes.
TABLEAU I
Composants de base Emetteurs: diodes laser Ga AI As (longeur d'onde d'émission autour de 850 nm) ou Ga In AsP (longueur d'onde d'émission autour de 1300 nm) Récepteurs: photodiodes Silicium (pour une longueur d'onde autour de 850 nm) ou Ga In AsP (pour une longueur d'onde autour de 1300nm) Fibres optiques multimode de type télécommunications diamètre de coeur: 50 /um diamètre de coeur: 125 /umrn ouverture numérique: 0,2 bande passante: 500 MHz.km environ atténuation: 3 dB/km (environ pour une longueur d'onde de 850 nm) ldB/Km (environ pour une longueur d'onde autour de 1300nm) Miroirs dichroIques: bande passante: 50 Angstrôms
*TABLEAU Il
Bilan énergétique: pour une distance de 1 km et un débit de 100 Mb/s a) Sur la ligne de transmission pertes dues à LE10, MD1 à MDIo, Llo: 3dB atténuation dans la fibre optique f (à À0 = 800 nm environ): 3 dB pertes dues à L20, MD20, LR20: 2 db pertes dues à deux connecteurs optiques: 2 x 0,5 dB 9 dB b) Sur une mémoire circulante d'indice i avec (i < n) pertes dues à Lli, MD1, L10 + traversée de (n - i) miroirs dichroTques: MDli+l) à MD1n 2 x 3 dB pertes dues à Mli: 2dB atténuation dans la fibre optique f (à Xi = 800 nm environ): 2 x 3 db i pertes dues à L20, MD20, LR20 2 dB pertes dues à deux connecteurs: 2 x2 x 0,5 dB 19 dB
255395 1
Claims (12)
1. Dispositif de mémorisation d'informations dans un système de transmissions comprenant au moins des premier (1) et des deuxième (2) terminaux couplés par un canal de liaison à fibre optique (f), lesdites
transmissions étant assurées par l'intermédiaire d'organes (A1, El0) émet-
tant des radiations lumineuses d'une première longueur d'onde ( 0) modulées par les informations à transmettre et d'organes optoélectroniques de détection (R20) de ces radiations, organes couplés optiquement audit canal de liaison à fibre optique (f); caractérisé en ce qu'il comprend au moins une mémoire circulante associée à au moins un (1) des terminaux utilisant ladite fibre optique (f) du canal de liaison comme ligne à retard; et en ce que cette mémoire circulante comprend dans le terminal (1) auquel elle est associée, un organe émetteur de radiations lumineuses (E1) d'une deuxième longueur d'onde ( X 1) différente de la première longueur d'onde, modulée par des informations à mémoriser, un organe opto-électronique de détection (RIl) de ces radiations, un multiplexeur (MX1) couplé optiquemnent à la fibre optique (f) du canal de liaison, injectant dans cette fibre optique les radiations de la deuxième longueur d'onde émise par l'organe émetteur (E11)
et les prélevant sélectivement pour les transmettre à l'organe opto-
électronique de détection (R11) et, dans un deuxième terminal (2) couplé au premier (1) par la fibre optique (f) de liaison un organe optique (MD20) retransmettant sélectivement par la fibre optique du canal de liaison les radiations de la deuxième longueur d'onde (À 1) de manière à ce qu'elle forme une ligne à retard de longueur double de la longueur de la fibre
optique (f) du canal de liaison.
2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que, les transmissions d'informations entre les premier et deuxième terminaux étant bidirectionnelles, il comprend au moins une mémoire circulante associée à chaque terminal utilisant chacune la fibre optique (f) du canal de liaison entre les deux terminaux comme ligne à retard et en ce que chacune des mémoires circulantes comporte des organes d'émission (El, E22) et de détection (R11, R22) de radiations lumineuses de longueurs d'ondes (X 1' À 2) différentes d'un terminal à l'autre et différentes de la première longueur d'onde (X 0) et, dans chacun des terminaux (1,2), un organe optique (MD12, MD21) retransmettant sélectivement au terminal (2 ou 1) qui lui est couplé par la fibre optique (f) du canal de liaison, les radiations de longueurs d'onde (2 ou X i) émises par l'organe d'émission de chaque mémoire circulante
associée à ce terminal (2 ou 1).
3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que, le canal de liaison formant une boucle fermée comprenant des segments de fibres optiques (f 12 à f41) reliant les terminaux deux à deux, d'un terminal amont à
un terminal aval, les mémoires circulantes associées à chaque terminal com-
prennent une ligne à retard constituée par le segment de fibre optique (f12 à f41) reliant ce terminal au terminal aval et en ce que le terminal aval
comprend un organe optique (MD12) retransmettant sélectivement au termi-
nal amont, les radiations émises par l'organe émetteur (Eli) de la mémoire circulante de ce terminal (T1) de manière à constituer une mémoire circulante dont la ligne à retard à une longueur égale à deux fois la longueur
de segment de fibre optique' (fl2 à f41) reliant les deux terminaux.
4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications I à 3, caractéri-
sé en ce que chaque mémoire - circulante comprend en outre un circuit électronique (RGi) commandable pour les regénération et recirculation sélectives des informations mémorisées dans chaque mémoire circulante, ce circuit recevant un signal (VR!i) issu de la conversion opto-électronique effectuée par l'organe de détection (Rli) et le retransmettant à une entrée
de commande (Eli) de l'organe d'émission (Eli) de radiations.
5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications I à 3, caractéri-
sé en ce que les multiplexeurs de chaque mémoire circulante comprenant un miroir dichroique (MDi) réfléchissant les radiations de la longueur d'onde
émise par l'organe (Eli) d'émission de radiations de cette mémoire circulan-
te et transmettant toutes les autres longueurs d'onde.
6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications I à 3, caractéri-
sé en ce que les organe (MD20) retransmettant sélectivement les radiations émises par l'organe d'émission d'une mémoire circulante comprennent un
miroir dichroïque réfléchissant sélectivement ces radiations.
7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications I à 3, caractéri-
sé en ce que chaque organe (El0, Eli) émetteur de radiations lumineuses est une diode laser en matériaux semiconducteurs dopés, dont les dopages sont
sélectionnés pour que l'émission s'effectue à une longueur d'onde prédéter-
minée(À0,o1,à n)
8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications I à 7, caractéri-
sé en ce qu'il comprend plusieurs mémoires circulantes associées à au moins un terminal (1) et en ce que les longueurs d'ondes (À1 a X n) des radiations émises par les organes d'émission (Eli) des mémoires circulantes sont différentes entre-elles et différentes de ladite première longueur d'onde (<À), chaque mémoire circulante utilisant la fibre optique (f) du canal de liaison avec un autre terminal (2) comme ligne à retard et l'organe optique de retransmission sélective (MD20) disposé dans ce terminal retransmettant
toutes les radiations émises par lesdits organes d'émission (E I).
9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications I à 8, caractéri-
sé en ce que, les informations transmises étant sous la forme de messages numériques de longueurs fixes, chaque ligne à retard utilise une fibre optique (f) de liaison de longueur telle que la capacité de la mémoire circulante soit égale à la capacité élémentaire nécessaire à l'enregistrement
d'un message ou à un multiple entier de cette capacité.
10. Dispositif de mémorisation d'informations dans un système de transmissions comprenant des terminaux couplés par un canal de liaison à fibre optique (f), lesdites transmissions étant assurées par l'intermédiaire d'organe (A1, El0) émettant des radiations lumineuses modulées par les informations à transmettre d'une première longueur d'onde () 0) et d'organes opto-électroniques de détection (R20) de ces radiations, organes couplés optiquement audit canal de liaison à fibre optique (f); le canal de liaison formant une boucle fermée constituée de segments de fibres optiques (f2 a f41) reliant les terminaux (T1 à T4) deux à deux, pour assurer des transmissions entre un terminal amont et un terminal aval, caractérisé en ce qu'il comprend au moins une mémoire circulante associée à un terminal comprenant une ligne à retard constituée par lesdits segments de fibres optiques (f12 a f41) constituant la totalité du canal de liaison, un organe (E ll) d'émission de radiations lumineuses d'une deuxième longueur d'onde (X 1), différente de ladite première longueur d'onde (À 0), des premiers moyens optiques (MDiO) couplant cet organe d'émission au tronçon (f 12) de fibre optique reliant le terminal (Ti) à un terminal aval (T2), un organe (R1 1) optoélectronique de détection de ces radiations, des deuxièmes moyens optiques (MDil) couplés au tronçon (f41) de fibre optique de liaison du terminal (T1) avec un terminal amont (T4), transmettant sélectivement
les radiations de la deuxième longueur d'onde () 1) à l'organe optoélectroni-
que de détection (Rll) et des troisièmes moyens optiques (MD1ll) couplant les premiers (MDi0) et deuxièmes (MD1) moyens optiques de manière à réaliser un chemin optique pour les longueurs d'ondes différentes de ladite
deuxième longueur d'onde ( 1).
11. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que les moyens optiques comprennent des miroirs dichroîques (MD10, MDiI,
MD111).
12. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 10 ou 11,
caractérisé en ce qu'il comprend au moins une mémoire circulante associée à chaque terminal (T1 à T4) et en ce que les longueurs d'ondes émises par les organes d'émission de radiations compris dans chaque terminal (T1) sont
différentes de ladite première longueur d'onde ( 0), sont différentes entre-
elles et différentes des longueurs d'ondes émises par les organes d'émissions
compris dans les autres terminaux (T2 à T4).
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| US4653042A (en) | 1987-03-24 |
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