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Systame de transmission d'informations numériques sur une
liaison optique ~ répéteurs ~ amplificateurs optiques
La présente invention concerne la transmission
d'informations numériques, notamment à longue distance, sur
5 une liaison optique.
Sur une liaison destinée ~ assurer une transmission
d'informations, notamment à longue distance, il est connu de
disposer, à intervalles réguliers, des équipements dits
intermédiaires permettant d'amplifier les signaux porteurs
10 de ces informations, en vue de compenser l'atténuation
qu'ils subissent du fait même de leur transmission sur cette
liaison.
Ainsi, dans le cas de transmission d'informations
analogiques sur une liaison électrique, il est connu
15 d'utiliser des équipements intermédiaires appelés répéteurs,
à amplificateurs électroniques.
De même, dans le cas de transmission d'informations
numériques sur une liaison électrigue, il est connu
d'utiliser des ~quipements intermédiaires appelés
20 régénérateurs assurant non seulement une amplification
desdits signaux mais également, compte tenu de la nature
numérique de ces informations, une reconstitution aussi
fidèle que possible de celles-ci.
Dans le cas de transmission d'informations num~riques
sur une liaison optique, il est connu d'utiliser des
équipements r~g~nérateurs pour traiter les signaux obtenus
apr~s conversion optique-électrique des signaux optiques
transmls sur cette fibre.
Cependant, depuis l'appaxition d'amplificateurs dits
30 optiques, tels que par exemple les amplificateurs ~ fi~re
dopée ou les amplificateurs optiques à semi-conducteur,
aptes à amplifier directement des signaux optiques, il est
devenu possible d'utiliser de tels amplificateurs en tant
qu'équipements intermédiaires, ou répéteurs.
Outre le fait qu'ils amplifient les signaux incidents,
les amplificateurs, qu'ils soient électroniques ou optiques,
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constituent cependant des sources de bruit, et il est alors
nécessaire de consid~rer le bilan énergétique de l'ensemble
i-ormé par une liaison équipée de répéteurs à amplificateurs.
De ce point de vue, une liaison optique équipée de répéteurs
5 ~ amplificateurs optiques se comporte comme une liaison
~lectrique équipée d'amplificateurs électroniques.
Or, la théorie élaborée pour la transmission
d'informations analogiques sur une liaison électrique munie
de répéteurs à amplificateurs électronigues, montre qu'il
10 existe, dans l'hypothèse de répéteurs identiques,
équidistants, et compensant chacun exactement l'a~fai-
blissement apporté par le tronçon de ligne qui le précède,
c'est-à-dire dans 1'hypothèse de pas dits ~ gain unitaire
(un pas étant défini comm~ étant constitué d'un répéteur et
15 du tron~on de ligne qui pr~c~de ce répéteur) une relation
entre le rapport signal-sur-bruit à l'extrémité-réception de
cette liaison et certains paramètres caractéristiques de ce
système, incluant des paramètres caractéristiques de cette
liaison, tels que le nombre de pas et la longueur de ces pas
(un accroissement du nombre de pas, de même qu'une
augmentation de la longueur des pas, intervenant, toutes
choses ~gales par ailleurs, pour faire baisser ce rapport
signal-sur-bruit).
Par ailleurs la théorie relative ~ la transmission
25 d'in~ormations numériques montre que le taux d'erreurs en
réception, à savoir le rapport entre le nombre de bits faux
~ l'issue de l'op~ration de d~cision effectuée en réception
dans un tel syst~me, pour permettre la reconstitution
desdites informations, et le nombre total de bits reçus,
30 est, du moins dans l'hypothèse de bruit à statistique
gaussienne, lié au rapport signal-sur-bruit avant ladite
op~ration de décision.
Il en résulte qu'il existe, pour un système de
transmision d'informations num~riques sur une liaison
35 optique munie de r~p~teurs ~ amplificateurs optiques, dans
les hypothèses considér~es, et en tenant par ailleurs compte
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de la contribution de bruit due aux éléments de l'équipement
d'extr~mité-réception situés en amont de ceux réalisant
ladite opération de d~cision, une relation entre le taux
d'erreurs en réception et certains paramètres caractéris-
5 tiques de ce système, incluant des paramètres caractéris-
tiques de cette liaison, tels que le nombre de pas et la
longueur des pas (un accroissement du nombre de pas, de même
qu'une augmentation de la longueur des pas, intervenant,
toutes choses égales par ailleurs, pour augmenter ce taux
lo d'erreurs).
La présente invention a pour but~ dans un système de
transmission d'informations num~riques sur une liaison
optique munie de répéteurs à amplificateurs optiques, aussi
bien d'améliorer, pour un dimensionnement déterminé de ce
15 système c'est-~-dire pour des valeurs déterminées desdits
paramatres caractéristiques, le taux d'erreurs en réception
par rapport à celui qui serait obtenu, pour lesdites
valeurs, par la relation ainsi rappelée, que de permettre,
pour un taux d'erreurs imposé en réception, un
20 dimensionnement dit dégradé de C6 syst~me, c'est-à-dire qui
conduirait, par la relation ainsi rappelée, à un taux
d'erreur sup~rieur audit taux d'erreurs impos~.
Un tel dimensionnement dégradé consistera par exemple
en une augmentation du nombre de pas, en vue de prolonger
ladite liaison au del~ de la longueur correspondant, par
ladite relation, et pour les mêmes valeurs des autres
paramètres caract~ristiques intervenant dans ladite
relation, audit taux d'erreurs impos~, ou en une
augmentation de la longueur des pas, en vue de réduire le
30 nombre de rép~teurs, par rapport au nombre dit nomimal
correspondant, par ladite relation, et pour les m~mes
valeurs des autres paramètres caractéristiques intervenant
dans ladite relation, au taux d'erreurs impos~, ou encore en
une combinaison de ces deux effets.
La pr~6ente invention a pour objet un syst~me de
transmission d'informations numériques sur une liaison
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optique, comportant un équipement d'extrémité-émission, un
équipement d'extrémité-réception, et un ou plusieurs
répéteurs ~ amplificateurs optiques, essentiellement
caractérisé en ce que ledit équipement d'extrémité-émission
5 comporte des moyens de codage correcteur d'erreurs et ledit
équipement d'extrémité-réception des moyens dP décodage
correcteur d'erreurs.
D'autres objets et caractéristiques de la pr~sente
invent-lon appara~tront à la lecture de la description
lo su, ~ante d'un exemple de réalisation, faite en relation avec
~es dessins ci-annexés dans lesquels:
/ la figure 1 représente un schéma synoptique d'un système
~ transmission suivant l'invention,
/ - la figure 2 est un diagramme illustrant à titre d'exemple
15 d'application de la présente invention, les formes de courbe
donnant le taux d'erreurs en réception en fonction du niveau
de réception pour différentes longueurs de pas ~ gain
unitaire, d'une part avant décodage correcteur d'erreurs,
d'autre part après décodage connecteur d'erreurs.
Le système de transmission optique illustré sur le
dessin comporte un équipement dit d'extrémité-émission,
réf~renc~ 1, un équipement dit d'extrémité-réception,
réf~rencé 2, et un ou plusieurs répéteurs ~ amplificateurs
optiques, dont un seul est illustré sur le dessin, où il est
25 r~férenc~ 3.
L'~quipement d'extrémité-émission 1 comporte des
moyens de codage correcteur d'erreurs, référencés 4, qui
reçoivsnt les informations numériques ~ transmettre, notées
IE.
Les moyens de codage correcteur d'erreurs peuvent
mettre en oeuvre un code correcteur d'erreurs tel que par
exemple un code linéaire en blocs comme ceux dits B.C.H
~Bose Chaudhuri-Hocquenghem) ou encore Reed-Solomon, ou
bien un code convolutionnel, ou bien encore mettre en oeuvre
35 une concaténation de plusieurs de ces codes, identiques ou
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différents, dont on pourra trouver des descriptions dans la
Littérature.
L'équipement d'extrémité-émission 1 comporte en outre
un émetteur optique 5, qui reçoit les informations IEC
:Lssues des moyens de codage correcteur d'erreurs et qui
fournit un signal optique SE transmis sur la liaison
optique, référencée 6. L'émetteur optique 5 comporte
notamment un transducteur ~lectro-optique ainsi
qu'éventuellement des moyens pour mettre les informations
lo numériques ~ transmettre et issues en l'occurrence des
moyens de codage correcteur d'erreurs, sous une forme
adaptée à leur transmission sur une liaison optique.
Les r~p~teurs tels que 3 peuvent être par exemple des
amplificateurs optiques à fibre dopée ou bien des
15 amplificateurs optiques à semi-conducteur.
L'équipement d'extrémité-réception 2 comporte un
filtre optique, 7, destiné à rejeter le bruit optique
engendré par les amplificateurs optiques de façon à
augmenter le rapport signal-sur-bruit.
Le signal optique SR issu de ce filtre optique est
appliqu~ à un récepteur optique, 8, qui délivre des
informations num~riques IRC, lesquelles sont appliquées à
des moyens de décodage correcteur d'erreurs 9 opérant
suivant le code choisi pour les moyens de codage correcteur
25 d'erreurs 4. Le récepteur optique 8 comporte notamment un
transducteur optoélectronique, des moyens de décision, ainsi
qu'éventuellement des moyens permettant de repasser de la
forme des informations numériques adaptée ~ leur
transmission sur la liaison optique ~ la forme initiale.
Comme rappelé plus haut, il résulte de la théorie
élaborée pour les systèmes de transmission d'informations
analogiques sur une liaison équipée de répéteurs à
amplificateurs électroniques, que le rapport signal-sur-
bruit ~ l'extrémit~-réception de cette liaison, s'exprime,
35 dans les hypoth~se6 rappel~es plus haut, sous forme
logarithmique, en retranchant successivement au niveau
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d'émission du système plusieurs termes:
- un terme représentant l'affaiblissement par tronçon de
ligne,
- un terme représentant le niveau de bruit introduit, par
5 r~péteur,
- un terme fonction du nombre de répéteurs, plus précisément
par 1'intermédiaire de la fonction logarithme,
(voir par exemple "Systèmes de T~lécommunications - Bases de
transmission" - P. G . FONTOLLIET - Collection Technique et
lo Scientifique des Télécommunications - DUNOD),
ainsi que, les effets non linéaires engendrés dans le
support de transmission constitu~ ici de fibres optiques
étant non négligeables,
- un terme fonction de ces effets non linéaires, par tronçon
15 de ligne.
Il résulte en outre de la th~orie relative aux
systèmes de transmission d'informations numériques que le
taux d'erreurs en réception, ~, est, dans l'hypothbse
rappel~e plU8 haut, lié au rapport signal-sur-bruit avant
20 d~cision, par l'intermédiaire de la fonction dite de Gauss
int~grale complémentaire (voir par exemple l'ouvrage cité
ci-dessus).
Dans le cas consid~ré ici, le rapport signal-sur-bruit
avant décision diff~re du rapport signal-sur-bruit à
2s l'extrémit~-r~ception de la liaison, par le fait que le
rapport signal-sur-bruit avant décision inclut en outre la
contribution de bruit propre au r~cepteur optique, pour les
él~me~ts de ce r~cepteur qui interviennent avant ladite
opération de d~cision.
Le taux d'erreurs en réception, e', pour un système
tel que celui illustré sur le dessin, est en outre lié au
taux d'erreurs ~ mentionné ci-dessus, par une relation du
type:
(i+t) Cn ei (1-e) n-i
i-t~l
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o~ "n" et "t" sont des paramètrPs définissant le code
correcteur d'erreurs utilisé, "n" désignant la longueur du
mode de code, et "t" désignant le nombre d'erreurs
corrigibles par mot de code (voir par exemple "Code
correcteurs Théorie et Applications" A. Poli, L. Huguet,
l~ASSSON - Logique mathématiques informatique.
Comme indiqué plus haut, la présente invention permet
ainsi, pour un taux d'erreurs e' imposé, un dimensionnement
dit dégxad~ de ce système, c'est-à-dire conduisant ~ un taux
10 d'erreurs ~ supérieur à e'.
A titre d'exemple de dimensionnement dégradé, on
citera:
- un accroissement du nombre de pas~
- un accroissement de la longueur des pas,
15 - un accroissement du niveau de bruit introduit, par
rép~teur,
- un accroissement de l'affaiblissement linéique
caractérisant le support de transmission,
- une dégradation des performances de l'émetteur optique,
20 entra~nant une réduction du niveau de signal à l'extrémité-
émission (ou réception) de la liaison,
- une dégradation des performances du récepteur optique, par
exemple une réduction de sensibilité du transducteur
opto~lectronique, entralnant une dégradation du rapport
signal-sur-bruit avant décision,
- un accroissement des effets non linéaires dans le support
de transmission,
- plusieurs de ces ef~ets simultanément.
La pr~sente invention permet aussi, pour un
30 dimensionnement détermin~ de ce système, d'obtenir une
amelioration de la marge de fonctionnement par rapport à des
performances minimales auxquelles le syst~me doit
satisfaire, cette marge permettant d'absorber des
fluctuations ou des d~gradations du point de fonctionnemçnt
35 optimal du système causées par exemple par un vieillissement
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des composants ou une modification des conditions
d'environnement (température, électromagnétisme,...)
Le diagramme de la figure 2 illustre les formes de
courbe donnant le taux d'erreur en réception d'une part
5 avant décodage correcteur d'erreurs (e), d'autre part après
decodage correcteur d'erreurs (e') en fonction du niveau de
réception noté "r", et exprimé en dBm, pour différentes
longueurs de pas ~ gain unitaire (en l'occurrence cinq
longueurs notées pl, p2, p3, p4, p5 par ordre de longueurs
10 décroissantes) sur une liaison de longueur donnée.
Les courbes correspondant au taux d'erreur avant
décodage correcteur d'erreurs sont représentées en
pointillés et celles correspondant au taux d'erreur après
décodage correcteur d'erreurs sont représentées en traits
15 pleins. On observe dans chacun des cas que pour un pas de
longueur donn~e, le taux d'erreur diminue quand le niveau de
réception augmente, et que pour un niveau de réception
donné, le taux d'erreur diminue quand la longueur du pas
diminue.
On observe en outre que pour un niveau de réception et
une longueur de pas donnée, le taux d'erreurs ~ après
décodage correcteur d'erreurs est inferieur au taux
d'erreurs e' avant décodage correcteur d'erreurs dans les
limites des capacités de correction du code correcteur
25 d'erreurs utilisé.
