FR2950765A1 - Dispositif de commutation de paquets optiques - Google Patents

Abstract

Un dispositif de commutation de paquets optiques (20) comporte une section d'entrée (9) apte à recevoir un signal optique comprenant des paquets de données (60) portés par des canaux de longueurs d'ondes, une section de transit (30) comprenant des chemins optiques (31) pour faire transiter de manière transparente des canaux de longueurs d'ondes respectifs, plusieurs éléments sélecteurs (34) commutables en mode paquet pour sélectivement bloquer ou faire passer individuellement un paquet de données, et une unité de commande apte à recevoir des informations de signalisation relatives aux paquets de données reçus dans la section d'entrée et à commander un élément sélecteur correspondant au canal de longueur d'onde pour bloquer ou laisser passer lesdits paquet de données, ladite unité de commande maintenant l'élément sélecteur (34) dans un état bloquant pendant les fenêtres temporelles dans lesquelles aucun paquet de données n'est reçu sur ledit canal de longueur d'onde.

Description

DISPOSITIF DE COMMUTATION DE PAQUETS OPTIQUES L'invention se rapporte aux réseaux de communication optiques à multiplexage spectral (WDM). L'invention se rapporte aussi à un dispositif de ~ commutation de paquets optiques et, plus généralement, aux éléments de réseau pour un tel réseau de communication. On connaît des multiplexeurs de paquets optiques à insertion-extraction pour les réseaux de communication optiques à multiplexage spectral, par exemple d'après US 2002/0131118. Les fondions fondamentales d'un tel équipement sont l'extraction- transmission du trafic multipoint. En réalisant 1 nction transmission de manière transparente, c'est-à-dire sans conversion du signal de données vers le domaine électronique, on réduit le nombre de transpondeurs optiques nécessaires par rapport à un noeud de communication produisant une conversion électronique de tout le 15 trafic entrant. Selon un mode de réalisation, l'invention fournit un dispositif de commutation de paquets optiques comportant : une section d'entrée apte à recevoir un signal optique comprenant des paquets de données portés par des canaux de longueurs d'ondes, 20 une section de sortie apte à transmettre un signal optique comprenant des paquets de données portés par des canaux de longueurs d'ondes, une section d'extraction apte à démoduler des paquets de données portés par au moins un des canaux de longueurs d'ondes reçus dans la section d'entrée, une section d'insertion apte à engendrer des paquets de données optiques sur au 25 moins un canal de longueur d'onde à transmettre par la section de sortie, un séparateur spectral pour séparer une p~urolifé desdits canaux de longueurs d'ondes reÇUS dans la section d'entrée, un conmbineoroptique pour recombiner des canaux de ngueurs d'ondes séparés par ledit séparateur spectral, 30 une section de transit comprenant des chemins optiques pour faire transiter de manière transparente des canaux de ongueurs d'ondes respectifs entre le séparateur spectral et le combineur optique, plusieurs éléments sélecteurs coopérant chacun avec un chemin optique respectif et 2 étant commutables en mode paquet pour sélectivement bloquer ou faire passer individuellement un paquet de données porté par le cana de longueur d'onde transitant dans ledit chemin optique, et une unité de commande apte à recevoir des informations de signalisation relatives ~ aux paquets de données reçus dans a section d'entrée et définissant, pour un paquet de données, un canal de longueur d'onde et une enêtre temporelle qui contiennent ledit paquet de données, et à commander un élément sélecteur correspondant audit canal de longueur d'onde de manière synchronisée avec adite fenêtre temporelle pour bloquer ou laisser passer ledit paquet de données adite unité de commande 10 maintenant l'élément sélecteur dans un état bloquant pendant les fenêtres temporelles dans lesquelles aucun paquet de données n'est reçu sur ledit canal de longueur d'onde. Selon des modes de réalisation avantageux, ce dispositif peut comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : 16 ' les informations de signalisation relatives à un paquet de données définissent une destination dudit paquet de données. ' l'unité de commande est apte à commuter l'élément sélecteur dans un état passant pendant une fenêtre temporelle contenant un paquet de données présentant une destination en aval dudit noeud de communication pour laisser passer le paquet 20 de données jusqu'à ladite section de sortie. la section d'insertion comporte au moins un transmetteur optique apte à générer des paquets de données sur ledit canal de longueur d'onde. - l'unité de commande est apte à recevoir des informations relatives à des données en attente d'insertion et à commander ledit transmetteur optique de la 25 section d'insertion pour générer sur ledit canal de longueur d'onde des paquets optiques contenant lesdites données en attente d'insertion de manière synchronisée avec des fenêtres temporelles dans esquelles l'élément sélecteur est dans l'état bloquant. L'élément sélecteur peut être disposé sur le chemin optique ou à une de ses extrémités, notamment dans le séparateur spectral ou le combineur optique. Par séparateur spectral, on entend un ou plusieurs composants, disposés sur un ou p~uaieurs étages, permettant de séparer des signaux optiques à plusieurs longueurs d'ondes. Le séparateur spectral peut inclure un composant adapté à une grille prédéterminée de longueurs d'ondes, tel un démultiplexeur ou un diviseur de faisceau non coloré associé à des filtres fixes ou accordables. Le séparateur spectral peut être reconfigurable, par exemple sous la forme d'un commutateur à sélection de longueurs d'onde (WSS). []n séparateur spectral peut être prévu pour séparer des ~ canaux individuels ou bien des groupes de canaux, notamment des bandes spectrales contenant un ou plusieurs canaux. De même, un chemin optique et un élément sélecteur correspondant peuvent être dédiés au transit d'un canal de longueur d'onde individuel ou bien au transit d'un groupe de canaux. La section d'insertion peut comporter un ou plusieurs transmetteurs optiques à longueur d'onde fixe ou réglable. Le nombre de transmetteurs détermine la capacité d'insertion du noeud. De préférence, la section d'insertion est conçue de manière modulaire pour permettre une adaptation de la capacité d'insertion du noeud aux besoins réels. De préférence, a section d'insertion comporte un transmetteur optique 15 accordable à accordage rapide. Par accordage rapide, on désigne la capacité d'une source optique à changer de longueur d'onde d'émission dans une durée très inférieure à io durée moyenne des paquets optiques. []ne telle source peut par exemple être utilisée pour émettre des paquets successifs sur des canaux de longueurs d'ondes distincts. 20 La section d'insertion peut être raccordée à l'intérieur ou à l'extérieur de la section de transit. Dans le premier cas, la section d'insertion comprend un ou plusieurs transmetteurs fixes ou accordables reliés à un ou plusieurs des chemins optiques en amont du combineur optique ou à des ports du combineur optique. Dans le deuxième cos, la section d'insertion comprend un ou plusieurs transmetteurs fixes 25 ou accordables reliés à 1a section de sortie. Par combineur optique, on entend un ou plusieurs composants, disposés sur un ou plusieurs étages, permettant de combiner des signaux optiques à plusieurs longueurs d'ondes. Le combineur optique peut inclure un composant adapté à une grille prédéterminée de longueurs d'ondes, tel un multiplexeur, ou un composant non 30 coloré, tel un coupleur en étoile. []n composant non coloré peut être préféré dans le cos où le combineur optique doit recevoir le trafic inséré, car il ne limite pas ~e choix des longueurs d'ondes pour l'insertion de trafic. 4 La section d'extraction peut comporter un ou plusieurs récepteurs optiques à longueur d'onde fixe ou réglable. Le nombre de récepteurs détermine la capacité d'extraction du noeud. De préférence, la section d'extraction est conçue de manière modulaire pour permettre une adaptation de la capacité d'extraction du noeud aux besoins réels. Selon un mode de réalisation particulier, la section d'extraction comporte une pluralité de récepteurs en mode paquet reliés chacun à un chemin optique de la section de transit et aptes à démoduler des paquets de données portés par les canaux de longueurs d'ondes transitant dans les chemins optiques correspondants.

Cet agencement permet d'extraire des paquets portés par plusieurs canaux de longueurs d'ondes, ce qui offre une flexibilité pour les sources devant adresser du trafic au noeud. Selon un autre mode de réalisation particulier, la section d'extraction comporte au moins un récepteur en mode paquet connecté à la section d'entrée par l'intermédiaire d'au moins un filtre accordable à accordage rapide pour sélectionner un canal de longueur d'onde portant un paquet de données devant être démodulé. La section d'extraction peut donc être raccordée à l'intérieur ou à l'extérieur de la section de transit. Dans le premier cas, la section d'extraction comprend un ou plusieurs récepteurs fixes ou accordables reliés à un ou plusieurs des chemins optiques de la section de transit. Dans le deuxième cas, la section d'extraction comprend un ou plusieurs récepteurs fixes ou accordables reliés à la section d'entrée en amont du séparateur spectral. Avantageusement, la section d'extraction comporte une pluralité de récepteurs en mode paquet pour démoduler des paquets de données portés par plusieurs canaux de longueurs d'ondes reçus dans la section d'entrée et un commutateur électronique pour transférer les données desdits paquets vers une pluralité de sorties destinées au trafic extrait. Cet agencement permet d'extraire simultanément des paquets sur plusieurs canaux et de résoudre la contention entre les données extraites vers les ports de sortie. [)o préférence, ledit ou chaque élément sélecteur comprend un amplificateur optique à semi-conducteur ogencé en tant que porte optique sur un chemin o2950765 de la section de transit. Ce mode de réalisation permet d'utiliser l'amplificateur pour effacer des paquets ne devant pas être transmis et pour réamplifier des paquets 5 devant être transmis vers la section de sortie du noeud. D'autres possibilités existent pour réaliser l'élément sélecteur, par exemple un commutateur lx2 ou 2x2 ou autre. Les informations relatives au canal de longueur d'onde portant un paquet peuvent être explicites, par exemple lorsque la signalisation inclut une information ~ numérique identifiant le canal, ou implicite, par exemple lorsqu'un canal physique donné porte ~es informations de signalisation relatives à un canal de longueur d'onde donné. Les informations relatives à ~o fenêtre temporelle contenant un paquet peuvent être explicites, par exemple lorsque la signalisation inclut une information 10 numérique identifiant le début, la fin et/ou la durée de la fenêtre temporelle, ou implicite, par exemple lorsqu'il existe une synchronisation prédéfinie entre ~es informations de signalisation reçues par l'unité de commande et les paquets de données reçus par la couche optique du noeud. Les paquets de données peuvent être des paquets à taille variable ou des paquets à taille fixe. De préférence, les paquets 15 de données sont positionnés de manière sensiblement synchrone sur les différents canaux de longueurs d'ondes. Avantageusement, les informations de signalisation relatives aux paquets de données reçus dans la section d'entrée sont portées par un canal de longueur d'onde prédéterminé dudit signal optique, ledit noeud comportant un séparateur spectral 20 pour séparer ledit canal prédéterminé et un récepteur optique pour démoduler lesdites informations de si0noliyotion. La signalisation peut être portée hors de la bande, c'est-à-dire sur un ou plusieurs canaux réservés à la signalisation, ou bien dans la bande, c'est-à-dire sur un ou plusieurs canaux partagés avec des paquets de données, notamment dans des entêtes des paquets.

2 Selon un mode de réalisation, l'invention fournit également un noeud de communication pour un réseau optique WDM comportant : une pluralité de lignes d'entrée pour recevoir des signaux optiques WDM entrants, une pluralité de lignes de sortie pour transmettre des signaux optiques WDM sortants, un dispositif de commutation précité interposé sur chacune desdites lignes d'entrée 30 ou de sortie, et un dispositif de commutation de longueurs d'onde reliant lesdites lignes d'entrée auxdites lignes de sortie et apte à former lesdits signaux optiques WDM sortants en 6 recombinant à chaque fois des canaux de longueurs d'onde provenant desdits signaux optiques WDM entrants. Selon un mode de réalisation, l'invention fournit également un réseau optique transparent ou hybride comportant une pluralité d'éléments de réseau choisis 5 dans le roupe consistant en des dispositifs de commutation précités et des nœuds de communication précités et des fibres optiques reliant lesdits éléments de réseau. Ce réseau optique peut notamment être utilisé pour transmettre des paquets de données présentant différents formats de modulation et/ou différentes cadences de modulation.

10 Une idéed la base de l'invention est de permettre que plusieurs paquets optiques émis par plusieurs sources différentes partagent un même canal de longueur d'onde dans un réseau optique WDM. L'élément sélecteur commutable en mode paquet permet d'effacer sélectivement un paquet dans la section de transit afin de libérer le canal de longueur d'onde pour l'insertion d'un paquet sur le même 15 canal par la section d'insertion du noeud ou par un autre élément du réseau. Cet effacement sélectif des paquets sur un conol de longueur d'onde peut servir à supprimer le trafic n'ayant pas de destination en aval du noeud de communication, par exemple le trafic point à point devant être extrait par la section d'extraction du noeud, ou à supprimer un paquet en transit au profit d'un paquet à insérer par la 20 section d'insertion, par exemple lorsqu'il n'existe pas de bande passante disponible pour ce paquætà insérer et que ce paquet présente un niveau de priorité supérieur ou égal au paquet en transit. De plus, le contrôle de l'élément sélecteur maintenu par défaut dans un état bloquant dans chaque élément de réseau permet de maintenir le bruit optique à un 25 niveau très bas dans les fenêtres temporelles inoccupées. Ainsi, l'insertion d'un paquet optique dans un fenêtre préalablement inoccupée est effectuée sur un faible bruit de fond, ce qui optimise le rapport signal sur bruit optique (OSNR) et permet donc d'améliorer la portée des transmissions dans e domaine optique. L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, détails, caractéristiques et 0 avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description suivante de plusieurs modes de réalisation particuliers de l'invention, donnés oniquemnenfà titre illustratif et non limitatif, en référence aux dessins annexés. Sur ces dessins : 7 La figure 1 est une vue schématique d'un réseau optique selon un mode de réalisation de l'invention, La figure 2 est une représentation fonctionnelle de l'architecture optique d'un noeud du réseau de figure 1, 5 La figure 3 est une représentation onctionnelle de l'architecture électronique du noeud de la figure 2, La figure 4 est une représentation fonctionnelle du format d'un signai optique reçu par le noeud de la figure 2, La figure 5 est une représentation onctionnelle d'une section d'extraction du noeud de la figure 2 selon une variante de réalisation, La figure 6 est une représentation fonctionnelle d'une section d'insertion du noeud de la figure 2 selon une variante de réalisation, La figure 7 représente l'architecture optique d'un noeud de communication selon un autre mode de réalisation de l'invention. 1~ Sur la figure 1, on a représenté très schématiquement un réseau optique 10 avec une architecture en anneau, par exemple du type métropolitain, comportant des noeuds d'accès 1, 2, 3, 4, 5, 6 interconnectés par des liens optiques 9, par exemple des fibres optiques. La flèche 7 représente le sens de circulation des signaux optiques dans l'anneau. Les données sont transportées sur une grille de N canaux de 20 longueurs d'ondes prédéterminés, N étant un nombre entier positif, par exemple égal à 40 ou 80 canaux. Le débit de données par canal de longueur d'onde est fixé par la cadence des modulateurs optiques des noeuds d'accès, par exemple 10 ou 40 Gbit/s. Chaque noeud d'accès coopère avec une couche cliente, représentée au chiffre 8 pour le noeud 1, qui fournit au noeud d'accès des données à insérer dans 25 réseau optique et qui récupère des données extraites du réseau optique par le noeud d'accès. Cette couche cliente inclut par exemple un réseau d'agrégation ou un réseau optique passif. Bien d'autres éléments que ceux représentés peuvent intervenir dans la constitution du réseau 10, par exemple des liens redondants pour la protection contre les pannes, un système de gestion de réseau, etc.

30 En référence à la figure 2, on décrit maintenant une architecture optique convenant pour les noeuds d'accès 1 à 6. Le réseau est de préférence conçu de manière que tout noeud d'accès puisse communiquer avec tous les autres dans le domaine optique, c'est-à-dire que le réseau puisse transporter de manière 8 transparente un paquet de données depuis le noeud émetteur 'usqu'ou noeud destinataire. Pour cela, les noeuds possèdent une section de transît transparente. De préférence, un noeud d'accès est capable d'extraire des paquets de données sur plusieurs canaux de longueurs d'ondes. Ainsi, la bande passante utilisée pour le 5 trafic destiné à ce noeud peut être allouée de manière flexible dans une large plage selon les besoins. De préférence, un noeud d'accès est capable d'insérer des paquets de données sur plusieurs des canaux de longueurs d'ondes. Ainsi, le noeud émetteur peut choisir un canal de ongueur d'onde sur lequel émettre en fonction de la charge des canaux. La figure 2 représente une couche optique 20 du noeud 1, sous la forme 10 d'un multiplexeur de paquets optiques à insertion-extraction, qui peut satisfaire à ces contraintes. Au niveau d'une entrée 21, le signal optique WDM transporté par la fibre optique 9 est reçu et introduit dans un démultiplexeur 22. Le démultiplexeur 22 présente une pluralité de sorties fournissant de manière séparée tous les canaux de 15 longueurs d'ondes, à savoir un canal réservé à la signalisation au niveau d'une sortie 23 et (Ni) canaux de transport des données au niveau des sorties 25. La sortie 23 est reliée à un récepteur de paquets optiques 24 pour démoduler les informations de signalisation. Une liaison 26 transmet les informations de signalisation à un contrôleur de noeud 50, représenté sur la figure 3.

20 Chaque sortie 25 du démultiplexeur 22 est reliée par un chemin optique de transit 30 à un coupleur en étoile 28, de type KI. Le chemin optique 30 comporte successivement un lien optique 31, un coupleur 32 de type 1:2 pour l'extraction, un amplificateur à semi-conducteur 34 servant de porte optique rapide, un coupleur 32 de type 2:1 pour l'insertion et un lien optique 38. L'amplificateur 34 est commandé 25 par le contrôleur de noeud 50 par l'intermédiaire d'une liaison 39 pour sélectivement bloquer ou faire passer chaque paquet de données porté par le canal de longueur d'onde attribué au chemin optique 30. Une ligne à retard 33, par exemple une longueur de fibre optique, peut aussi être prévue sur le chemin optique 30 pour régler le temps de transit des paquets à travers le noeud.

30 La section d'extraction est ici constituée, pour chaque chemin optique 30, d'un récepteur de paquets optiques 40 recevant les paquets portés par le canal de longueur d'onde correspondant depuis le coupleur 32. Le canal de longueur d'onde attribué au chemin optique 30 est donc diffusé dans la section de transit et la secti2950765 on 9 d'extraction par le coupleur 32. Chaque récepteur de paquets optiques 40 démodule les paquets optiques sous le contrôle du contrôleur de noeud 50 et transmet es données démodulées par une liaison 41 vers un commutateur électronique 42, représenté sur la figure 3. Un récepteur de paquets optiques 40 (aussi connu sous le ~ nom anglo-saxon « burst mode receiver ») est capable de démoduler les données des paquets optiques en s'adaptant au niveau de signal de chaque paquet, qui peut varier en fonction de l'origine du paquet optique et de la distance qu'il a parcourue dans le réseau. s récepteurs de paquets 40 effectuent aussi la récupération d'horloge.

1O La section d'insertion du noeud est ici constituée d'un ou plusieurs transmetteurs de paquets optiques 45 couplés aux chemins optiques 30 au niveau des coupleurs 37. De préférence, le ou chaque transmetteur de paquets optiques 45 utilise une source optique accordable avec un modulateur interne ou externe, ce qui permet 15 d'atteindre tout le spectre des canaux de longueurs d'ondes pour l'insertion de trafic indépendamment du nombre de transmetteurs utilisés. Le transmetteur de paquets optiques 45 est relié par une liaison 49 au contrôleur de noeud 50. L'accordage du transmetteur 45 est effectué sous la commande du contrôleur de noeud 50 en synchronisation avec les fenêtres temporelles disponibles sur les chemins optiques 30 20 pour l'émission des paquets. De préférence, la source doit autoriser un accordage rapide par rapport au temps paquet. Par exemple des technologies actuelles permettent un accordage en 50 ou 100 ns. Le combineur optique 28 recombine les paquets optiques venant de la section de transit et de la section d'insertion et portés par les différents canaux de 25 longueurs d'onde, ainsi que les paquets de signalisation insérés par un transmetteur optique 44 sur le canal dédié à la signalisation, et envoie le signal optique à multiplexage spectral qui en résulte dans la fibre optique 9 vers le prochain noeud d'accès en aval. Au niveau de l'entrée ef de la sortie de la couche optique 20, on a 30 représenté un amplificateur optique 16 de tvpaE[)FA monté à chaque fois sur la fibre optique 9 pour amplifier le signal optique transporté dans la fibre. Ces amplificateurs 16 améliorent la coscodobi\itédu noeud en compensant les pertes occasionnées par les composants optiques, notamment le démultiplexeur 22, les coupleurs 32 et 37 et 0 le cwmbineur78. Le nombre d'étages d'amplification peut être adapté en fonction des besoins existants dans le réseau, ce qui dépend des distances de propagation et de l'ensemble des équipements optiques installés. Par ailleurs, comme la porte optique 34 peut remplir une fonction d'amplification pour les paquets en transit, un 5 amplificateur 16 n'est pas toujours nécessaire. L'architecture de la figure 2 permet d'équilibrer les pertes entre les différents chemins optiques de transit. En référence à la figure 3, on décrit maintenant la couche électronique du noeud d'accès et son fmnchmnnernenf. Le contrôleur de noeud 50 reçoit les informations de signalisation relatives aux paquets de données arrivant sur la fibre 10 optique d'entrée 9 avec une avance temporelle sur ces paquets, pour avoir le temps de traiter ces informations et de configurer le ou les récepteurs de paquets 40, la ou les portes optiques 34 et le ou les transmetteurs optiques 45 en synchronisation avec l'arrivée des paquets. L'information de signalisation relative à un paquet optique inclut par exemple l'identité du canai de longueur d'onde qui le porte, l'identité du 15 ou des noeuds d'accès de destination, le niveau de priorité du paquet et une information de synchronisation relative à l'instant d'arrivée du paquet dans le noeud. Le contrôleur de noeud 50 possède une liaison 51 avec les récepteurs de paquets 40. Lorsque la destination d'un paquet inclut le noeud d'accès en question, le contrôleur de noeud 50 commande le récepteur de paquet 40 attribué au canal de 20 longueur d'onde correspondant pour démoduler ce paquet, c'est-à-dire convertir les données dans le domaine électronique et ~es faire passer au commutateur électronique 41. Ainsi, il est possible de ne démoduler que les paquets optiques destinés noeud d'accès en question, ce qui préserve la confidentialité du trafic en transit. Une alternative consiste à démoduler tous les paquets entrants dans la section 25 d'extraction et à effacer les données qui n'ont pas cette destination. Le commutateur électronique 4 assure un stockage temporaire des données extraites pour gérer la contention vers les ports de sortie 55, réordonner les paquets, et transférer les paquets vers les inter-Faces de sortie 54. Une interface de sortie 54 est un module électronique qui formate les données de manière adaptée à ~0 la couche cliente connectée au port de sortie 55. Par exemple, les interfaces de sortie 54 sont des cartes de ligne au format Ethernet, par exemple avec une capacité de 10 Gbit/s ou autre. La capacité d'extraction du noeud peut être modifiée de manière modulaire par ajout ou suppression d'une interface de sortie 54 et/ou par ajout ou Il suppression d'un récpaquets 40. Selon un mode de réalisation particulier, un récepteur de paquets 40 et une interface de sortie 54 de capacité adaptée sont agencés sous la forme d'un module unitaire, par exemple une carte optoélectronique. ~ Les portes optiques 34 sont commandées par le contrôleur de noeud 50 de manière à présenter un état bloquant par défaut. Le contrôleur de noeud 50 commute une porte optique 34 dans l'état passant uniquement pour laisser passer le trafic en transit vers les noeuds suivants. Ainsi, lorsqu'un paquet reÇU CM niveau de l'entrée 21 présente une destination en aval du noeud d'accès, le contrôleur de noeud 10 50 commande la porte optique 34 attribuée au canal de longueur d'onde correspondant pour laisser passer ce paquet. Pendant ceffe fenêtre temporelle, ce canal de longueur d'onde est donc occupé et indisponible pour le trafic à insérer. De même, le trafic multipoint ou diffusé à tous les noeuds est normalement passé de manière transparente à travers la porte optique 34, qui peut être utilisée également 15 pour amplifier le signal du paquet. Lorsqu'une fenêtre temporelle ne contient aucun paquet sur un canal de longueur d'onde donné, par exemple 2^,3 sur la fenêtre [t", t,~~l sur ~o figure 4, la porte optique 34 correspondant à ce canal de longueur d'onde reste dans l'état bloquant. Cette disposition permet de limiter la propagation d'un bruit de fond 20 optique pouvant exister dans cette partie du spectre et dans cette fenêtre temporelle, par exemple en raison des composants optiques actifs disposés sur la ligne en amont du noeud ou dans le noeud, notamment les amplificateurs de type EDFA. La section d'insertion comporte une unité de stockage temporaire 53 pour les données à insérer. L'unité 53 reçoit les données à insérer depuis ~o couche cliente 25 par l'intermédiaire d'interfaces d'entrée 52, classe les données dans des files d'attente en fonction de leurs destinations et de leurs niveaux de priorité pour former des paquets ayant une taille adaptée au format utilisé dans le réseau optique 10, et transfère ces données aux transmetteurs de paquets 45 lorsque leur insertion est décidée par le contrôleur de noeud 5O. Le contrôleur de noeud 50 possède une 30 liaison 56 avec l'unité de stockage temporaire 53 pour connaître en permanence les propriétés du trafic à insérer, à savoir par exemple l'état de remplissage des différentes files d'attentes. Lorsqu'il existe un paquet en attente d'insertion, le contrôleur de noeud 50 commande son insertion dans une fenêtre temporelle l2 disponible sur un canal de longueur d'onde que le noeud de destination est capable d'extraire. Pour cela, une table d'attribution des canaux de longueurs d'ondes aux différents noeuds d'accès du réseau peut être décidée de manière centralisée et communiquée à tous les noeuds, par exemple par un système de gestion du réseau.

5 Une bonne distribution des canaux de longueurs entre les noeuds et une utilisation optimale des transmetteurs accordables 45 doivent permettre d'équilibrer le trafic sur les différents canaux. En variante, on peut envisager de donnerd tous les noeuds la capacité d'extraire des paquets sur tous les canaux, auquel cas une table d'attribution n'est pas nécessaire.

1O Les fenêtres disponibles sont connues, soit d'après la signalisation et en fonction des décisions prise quant à l'effacement des paquets en transit, soit par détection physique d'une absence de traffic sur un canal donné (méthode de type CSMA/CA). Le cas échéant, la détection du signal pour identifier les fenêtres disponibles peut être effectuée en amont des lignes à retard 33.

15 Le contrôleur de noeud 50 est aussi en charge de gérer la contention entre les paquets en transit et les paquets insérés. Par exemple, plusieurs méthodes peuvent être mises en oeuvres : Si un paquet en transit présente un niveau de priorité plus élevé qu'un paquet en attente d'insertion convoitant le même canal de longueur d'onde, le 20 contrôleur de noeud laisse passer le paquet en transit et diffère l'insertion du paquet à insérer. Si un paquet en transit présente un niveau de priorité moins élevé qu'un paquet en attente d'insertion convoitant le même canal de longueur d'onde, le contrôleur de noeud bloque le paquet en transit avec la porte optique 34 et insère le 25 paquet à insérer dans la fenêtre temporelle ainsi libérée. Pour le paquet de faible priorité qu'il a effacé, le contrôleur de noeud 5(} peut laisser agir les mécanismes de retransmission au niveau du noeud émetteur sans effectuer d'action particulière. Si un paquet en transit et un paquet en attente d'insertion convoitant le même canal de longueur d'onde présentent tous les deux un niveau de priorité élevé, 30 correspondant par exemple à une latence garantie incompatible avec une retransmission de bout en bout, le contrôleur de noeud commande l'exécution des étapes suivonfes: démodulation du paquet optique en transit dans la section d'extraction et, simultanément, effacement du paquet optique en transit dans la section de transit, insertion du paquet à insérer dans la fenêtre temporelle ainsi libérée, stockage des données en transit démodulées dans une unité de stockage temporaire 57, puis insertion de ces données dans un paquet optique dans une fenêtre temporelle ultérieure sur un canal de longueur d'onde compatible avec leur 5 destination. Ce traitement présente l'inconvénient de faire passer des données en transit par le domaine électronique, mais un tel événement devrait être assez rare si le réseau n'est pas surchargé et que sa charge est bien répartie sur les canaux de longueurs d'ondes. Ce traitement permet aussi d'effectuer une conversion de longueur d'onde pour le paquet en transit. Ce traitement consistant à donner priorité 10 au paquet à insérer et à différer la transmission du paquet en transit peut aussi être utilisé, indépendamment des niveaux de priorité, lorsque les files d'attente de l'unité de stockage 53 atteignent un niveau de remplissage élevé. La capacité d'insertion du noeud peut être modifiée de manière modulaire par ajout ou suppression d'une interface d'entrée 52 et/ou par ajout ou suppression 15 d'un transmetteur de paquets 45. Selon un mode de réalisation particulier, un transmetteur de paquets 45 et une interface d'entrée 52 de capacité adaptée sont agencés sous la forme d'un module unitaire, par exemple une carte optoélectronique. En fonction des décisions prises quant aux paquets en transit et aux paquets 20 insérés, le contrôleur de noeud 50 génère des informations de signalisation relatives aux paquets de données sortant sur la fibre optique de sortie 9 et il commande le transmetteur 44 par une liaison 58 pour transmettre ces informations de signalisation au prochain saut avec une avance temporelle sur les paquets eux-mêmes. Les paquets de données optiques peuvent avoir divers ormats, avec une 25 taille fixe ou variable. Selon un mode de réalisation, le réseau 10 est con u pour transporter conjointement des paquets de données ayant plusieurs formats de modulation par exemple 00K, BPSK, DQPSK et autres et/ou plusieurs cadences de modulation (par exemple 10 G6/o, 40 Gb/s, 180 Gb/s, et autres . Dans ce cas, la signalisation associée à un paquet comporte de préférence une information sur le 30 format et/ou la cadence de modulation, de sorte que des décisions d'aiguillage du paquet optique puissent être prises par les contrôleurs des noeuds en tenant compte de ces propriétés du paquet, par exemple pour diriger le paquet vers un récepteur optique adapté au niveau du noeud de destination du paquet.

4 De préférence, des fenêtres temporelles de taille fixe sont utilisées de manière sensiblement synchrone sur tous les canaux de longueur d'onde, ce qui simplifie la synchronisation entre les noeuds d'accès et réduit a quantité d'information devant être échangée pour réaliser cette synchronisation. En effet, dans 5 le cas d'une transmission synchrone sur tous les canaux de longueur d'onde, il suffit aux noeuds de reconnaître le début de la fenêtra de transmission. La figure 4 illustre une transmission synchrone de paquets fixes sur tous es canaux. Les colonnes représentent des fenêtres temporelles successives de même durée. es données sont insérées dans le réseau 10 sous la forrne d'au plus un paquet optique 60 par fenêtre 10 temporelle et par canal de longueur d'onde. Quatre canaux de longueurs d'ondes x,l ü2À sont représentés, ainsi qu'un canal de signalisation 2,,c. Une ligne représente le trafic passant sur un canal de longueur d'onde en un point donné du réseau 10 au cours du temps entre l'instant f".1 et l'instant t,+2. La figure 4 représente, à titre d'exemple, un format utilisable pour transmettre l'information de signalisation dans 15 ce cadre. Le paquet 60 sur le canal de signalisation comporte quatre champs Cl à C4 contenant respectivement les informations de signalisation relatives aux quatre canaux de données. Sur le canal de signalisation, une enêtre temporelle contient l'information de signalisation relative aux paquets présents dans la enêtre temporelle suivante, de sorte que les noeuds reçoivent toujours l'information de signalisation en 20 avance sur les données. Si cette avance est un nombre fixe de fenêtres temporelles, il n'est pas nécessaire d'insérer une information de synchronisation explicite dans les données de signalisation, car un noeud reconnaît la relation entre lao paquets de signalisation et les paquets de données en fonction des fenêtres temporelles dans lesquelles il reçoit ces poquets. A titre d'exemple, la durée de 1u enêtre temporelle 25 peut être de l'ordre de 1 à loo microsecondes, avantageusement proche de 10 microsecondes. La figure 4 montre aussi que, dans le réseau de paquets 10, un signal optique n'est présent sur un canal de longueur d'onde que lorsqu'il existe un paquet de données à transmettre, par opposition aux technologies de type circuit comme S0NET/SDN.

30 Sur la figure 2, un récepteur de paquets optiques 40 est attribué à un canal de longueur d'onde, ce qui lie la capacité d'extraction du noeud au nombre de canaux sur lesquels il peut recevoir des paquets. En utilisant un ou plusieurs récepteurs accordables à accordage rapide, il est possible de régler la bande 15 spectrale pouvant être utilisée pour adresser des paquets au noeud d'accès et la capacité d'extraction du noeud indépendamment l'une de l'autre. La figure 5 représente une variante de réalisation de la section d'extraction d'un noeud suivant ce principe. Les éléments identiques ou similaires à ceux de la figure 2 portent le même 5 chiffre de référence augmenté de 100. La fibre optique d'entrée 104 est ici reliée à un coupleur en étoile 80, de type 1:5 dans l'exemple représenté, dont les branches de sortie sont respectivement reliées au démultiplexeur 122 de la section de transit du noeud edà un au p~usieurs récepteurs de paquets optiques accordables à accordage rapide 85 formant ~o section d'extraction du noeud. Un récepteur accordable 85 est 10 par exemple constitué d'un filtre accordable ~l et d'un récepteur de paquets 14 Dans ce cos, la liaison 151 entre le contrôleur de noeud et les récepteurs accordables 85 permet de commander le filtre 81 en fonction de l'information de signalisation pour accorder le filtre 81 sur le canal de longueur d'onde correspondant à un paquet à démoduler. La capacité d'extraction du noeud peut être modifiée de manière 15 odulaire par ajout ou suppression de récepteurs accordables 85. L'utilisation de récepteurs accordables 85 permet de se passer d'une attribution centralisée des canaux de longueurs d'ondes aux noeuds d'accès. Le bloc 165 représente les autres composants du noeud, qui sont réalisés sirni{oirernent à la figure 2. D'autres possibilités existent pour réaliser une section d'extraction. Par 20 exemple, dans le cas d'une section d'extraction intérieure comme sur la figure 2, un coupleur 4x4 (ou PxQ, P et Q entiers positifs) peut être prévu pour combiner les signaux prélevés sur chaque chemin optique et pour redistribuer le signal combiné vers plusieurs récepteurs en mode paquet munis de filtres fixes ou accordables. Dans une autre variante basée sur la figure 5, le coupleur 80 est remplacé par un coupleur 2~ 1X2 dont une sortie mène à 1a section d'extraction. La section d'extraction peut être à chaque fois réalisée avec un diviseur de faisceau et une pluralité de récepteurs accordables, ou bien avec un démultiplexeur et une pluralité de récepteurs colorés sélectionnables. Un récepteur coloré sélectionnable peut être constitué d'un récepteur à longueur d'onde fixe combiné à une porte optiqoe. Des récepteurs optiques ~0 cohérents à longueur d'onde fixe ou accordable peuvent aussi être utilisés, auquel cas un filtre optique n'est pas nécessaire. La figure 6 représente une variante de réalisation de la section d'insertion d'un noeud. Les éléments identiques ou similaires à ceux de la figure 2 portent le 6 même chiffre de référence augmenté de 200. Les transmetteurs de paquets optiques 244 et 245 sont ici reliés à un coupleur en étoile 90, de type 6:1 dans l'exemple représenté, qui combine les paquets insérés par ces transmetteurs aux paquets ayant traversé la section de transit. La sortie du coupleur 90 est reliée à la fibre optique de ~ sortie 209. Le cornbinaurmp6que 228 ne reçoit donc que les paquets en transit. Le combineur 228 peut alors être réalisé sous la forme d'un multiplexeur puisque les lignes optiques 238 portent des canaux de longueurs d'ondes prédéfinis, ce qui permet de réduire les pertes et éventuellement d'économiser un étage d'amplification optique. Ici aussi, la capacité d'insertion du noeud peut être modifiée de manière 1O modulaire par ajout ou suppression de transmetteurs fixes ou accordables 245. Le bloc 265 représente les autres composants du noeud, qui sont réalisés similairement à la figure 2. Dans une autre variante de réalisation, la section d'insertion est réalisée avec une barrette de transmetteurs colorés fixes, optionnellement une barrette de 15 portes optiques disposées à la sortie des transmetteurs, et un multiplexeur pour combiner les signaux colorés des transmetteurs. Un coupleur 2xl est disposé à la place du coupleur 90 pour combiner la sortie de la section d'insertion avec la sortie du combineur optique 228. Avantageusement, les composants optiques des sections d'extraction, de 20 transit et d'insertion sont protégés par des composants redondants selon un schéma de protection 1 pour n, où n désigne un nombre supérieur à 1. Des composants de protection sont par exemple prévus pour les récepteurs de paquets fixes 40 ou accordables 85, les transmetteurs de paquets 45 ou 245 et les chemins optiques 30. Pour la protection contre les fautes, par exemple défaillance de l'alimentation ou du 25 contrôleur de noeud, on prévoit de préférence un moyen pour commuter les portes optiques 34 dans l'état passant en réponse à une telle situation. Ainsi, e reste du réseau n'est pas affecté par la faute. Pour améliorer la cascadabilité du noeud, des amplificateurs optiques, par exemple du type SOA, peuvent être prévus en de multiples points du noeud, 30 notamment en des points où le signal optique subit une atténuation, tels que les coupleurs. Un amplificateur peut par exemple être intégré à un coupleur. Le réseau optique 10 est de préférence géré à l'aide d'une combinaison de procédés centralisés et de procédés distribués. Les procédés centralisés, mis en 7 oeuvre par exemple à yaide d'un système de gestion centralisé, concernent par exemple l'attribution des canaux de longueurs d'ondes aux noeuds qui peuvent les extraire et la définition des niveaux de priorité ou c~000ms de services. Les procédés distribués concernent par exemple la gestion de l'insertion, du transit et de 5 l'extraction par les noeuds d'accès avec unegronoiorité de niveau paquet. Certains des éléments représentés, notamment le contrôleur d5e noeud 0, peuvent être réalisés sous différentes formes, de manière unitaire ou distribuée, au moyen de composants matériels et/ou logiciels. [}es composants matériels utilisables sont les circuits intégrés spécifiquesAS!C, les réseaux logiques programmables FPGA 10 ou les microprocesseurs. [)as composants logiciels peuvent être écrits dans différents langages de programmation, par exemple C, C++, Java ouVH[]L. Cette liste n'est pas exhaustive. De même, les files d'attentes nécessaires au stockage temporaire des données extraites et des données en attente d'insertion peuvent être centralisées dans un module de mémoire ou distribuées dans plusieurs.

15 Un système de gestion de réseau peut être un équipement matériel, par exemple un micro-ordinateur, une station de travail, un appareil connecté à l'!nfernet ou tout autre dispositif de communication dédié ou à usage général. Des programmes logiciels exécutés par ce système remplissent des fonctions de gestion du réseau pour contrôler des éléments de réseau.

20 Les noeuds décrits ci-dessus sont utilisables dans de nombreux types de réseaux optiques, avec une architecture en anneau ou autre, avec un nombre de noeuds quelconque, et avec des étendues géographiques diverses, notamment [AN, MAN, WAN, et autres. En référence à la figure 7, on décrit maintenant une autre architecture de 2~ noeud optique adaptée par exemple à réaliser une topologie maillée. Les éléments identiques ou analogues à ceux des figures 2 et 3 sont désignés par les mêmes chiffres de référence. En particulier, le chiffre 20 désigne un multiplexeur de paquets optiques à insertion-extraction décrit plus haut, le sens de propagation des signaux étant toutefois inversé entre la figure 2 et la figure 7. Le noeud de la figure 7 ~0 comporte une matrice de commutation de canaux de longueurs d'onde 70, présentant ici quatre entrées et quatre sorties, réalisée à partir de diviseurs de faisceaux 71 et de commutateurs à sélection de longueurs d'onde 72 dans une architecture de type diffusion et sélection (broadcast and select). Un multiplexeur de 18 paquets optiques à insertion-extraction 20 est disposé sur chaque ligne d'entrée 10 En variante, comme indiqué au chiffre 120un multiplexeur de paquets optiques à insertion-extraction peut être monté sur chaque ligne de sortie 209. Le contrôleur de noeud 50 peut être agencé pour commander à la fois les multiplexeurs de paquets ~ optiques à insertion-extraction 20 et les commutateurs à sélection de on ueurs d'onde 72 de manière intégrée. Bien que l'invention ait été décrite en liaison avec p~onieuru modes de réalisation particuliers, il est bien évident qu'elle n'y est nullement limitée et qu'elle comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs 10 combinaisons si celles-ci entrent dans le cadre de l'invention. L'usage du verbe « comporter », xcomprendre n oo vinclure o et de ses formes conjuguées n'exclut pas la présence d'autres éléments ou d'autres étapes que ceux énoncés dans une revendication. L'usage de l'article indéfini « un » ou « une » pour un élément ou une étape n'exclut pas, sauf mention contraire, la présence 15 d'une pluralité de tels éléments ou étapes. Plusieurs unités ou modules peuvent être représentés par un même élément matériel. Dans les revendications, tout chiffre de référence entre parenthèses ne saurait être interprété comme une imitation de la revendication.

Claims (10)

1. REVENDICATIONS1. Dispositif de commutation de paquets optiques (20) comportant : une section d'entrée (9) apte à recevoir un signal optique comprenant des paquets de données (60) portés par des canaux de longueurs d'ondes, une section de sortie (9) apte à transmettre un signal optique comprenant des paquets de données portés par des canaux de longueurs d'ondes, une section d'extraction (40) apte à démoduler des paquets de données portés par au moins un des canaux de longueurs d'ondes reçus dans la section d'entrée, une section d'insertion (45) apte à engendrer des paquets de données optiques sur au moins un canal de longueur d'onde à transmettre par la section de sortie, un séparateur spectral (22) pour séparer une pluralité desdits canaux de longueurs d'ondes reçus dans la section d'entrée, un combineur optique (28j pour recombiner des canaux de longueurs d'ondes séparés par ledit séparateur spectral, une section de transit (30) comprenant des chemins optiques (31) pour faire transiter de manière transparente des canaux de longueurs d'ondes respectifs entre le séparateur spectral et le combineur optique, plusieurs éléments sélecteurs (34) coopérant chacun avec un chemin optique respectif et étant commutables en mode paquet pour sélectivement bloquer ou faire passer individuellement un paquet de données porté par le canal de longueur d'onde transitant dans ledit chemin optique, et une unité de commande (50) apte à recevoir des informations de signalisation relatives aux paquets de données reçus dans la section d'entrée et définissant, pour un paquet de données, un canal de longueur d'onde et une fenêtre temporelle qui contiennent ledit paquet de données, et à commander un élément sélecteur correspondant audit canal de longueur d'onde de manière synchronisée avec ladite fenêtre temporelle pour bloquer ou laisser passer ledit paquet de données, ladite unité de commande maintenant l'élément sélecteur (34) dans un état bloquant pendant les fenêtres temporelles dans lesquelles aucun paquet de données n'est reçu sur ledit canal de longueur d'onde.
2. 2. Dispositif de commutation selon la revendication 1, dans lequel lesdites informations de signalisation relatives à un paquet de données définissent une destination dudit paquet de données.
3. 3. Dispositif de commutation selon la revendication 2, dans lequel ladite unité de commande (50) est apte à commuter l'élérneni sélecteur (34) dans un état passant pendant une fenêtre temporelle contenant un paquet de données présentant une destination en aval dudit dispositif de commutation pour laisser passer le paquet de données jusqu'à ladite section de sortie.
4. 4. Dispositif de commutation selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel la section d'insertion comporte au moins un transmetteur optique (45) apte à générer des paquets de données sur ledit canal de longueur d'onde.
5. 5. Dispositif de commutation selon la revendication 4, dans lequel l'unité de commando est apte à recevoir des informations relatives à des données en attente d'insertion et à commander ledit transmetteur optique (45) de la section d'insertion pour générer sur ledit canal de longueur d'onde des paquets optiques contenant lesdites données en attente d'insertion de manière synchronisée avec des fenêtres temporelles dans lesquelles l'élément sélecteur (34) est dans l'état bloquant.
6. 6. Dispositif de commutation selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que ledit élément sélecteur (34) comprend un amplificateur optique à semi-conducteur agencé en tant que porte optique sur un chemin optique de la section de transit.
7. 7. Dispositif de commutation selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que les informations de signalisation relatives aux paquets de données reçus dans la section d'entrée sont portées par un canal de longueur d'onde prédéterminé (2,c) dudit signal optique, ledit dispositif de commutation comportant un séparateur spectral (22) pour séparer ledit canal prédéterminé et un récepteur optique (24) pour démoduler lesdites informations de signalisation.
8. 8. Noeud de communication pour un réseau optique WDM comportant une pluralité de lignes d'entrée (109) pour recevoir des signaux optiques WDM entrants, une pluralité de lignes de sortie (209) pour transmettre des signaux optiques WDM 30 sortants, un dispositif de commutation (20, 120) selon l'une des revendications 1 à 7 interposé sur chacune desdites lignes d'entrée ou de sortie, et un dispositif de commutation de longueurs d'onde (70) reliant lesdites lignes d'entréeauxdites lignes de sortie et apte à former lesdits signaux optiques WDM sortants en recombinant à chaque fois des canaux de longueurs d'onde provenant desdits signaux optiques WDM entrants.
9. 9. Réseau optique transparent ou hybride (10) comportant une pluralité d'éléments de réseau (1-6) choisis dans le groupe consistant en des dispositifs de commutation selon l'une des revendications 1 à 7 et des noeuds de communication selon la revendication 8 et des fibres optiques (9) reliant lesdits éléments de réseau.
10. 10. Réseau optique selon la revendication 9, dans lequel sont transmis 10 des paquets de données présentant différents formats de modulation et/ou différentes cadences de modulation.