MÉTODO PARA REDUCIR LA INTERFERENCIA ÓPTICA EN LAS REDES ÓPTICAS PASIVAS.

Método para reducir la interferencia óptica en las redes ópticas pasivas.

La presente invención se refiere al control de los aparatos de transmisión óptica en las instalaciones del cliente de una red de acceso óptico de tipo fibra-a-la-casa que utiliza múltiples longitudes de onda ópticas en la transmisión

, bien con modulación de frecuencias de radio o datos digitales. La OLT monitoriza continuamente el espectro y número de ONUs en la PON. Las ONUs están basadas en un laser DFB o VCSEL de bajo coste cuya longitud de onda no está predeterminada e incluye dispositivos para ajustar la longitud de onda y ancho de banda. La técnica consiste en un algoritmo inteligente centralizado para el control de la longitud de onda y subportadora en la OLT, que controla y ordena a los mecanismos de ONU, para evitar posibles interferencias mientras se mantiene bajo el coste total de la red.

Tipo: Patente de Invención. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: P201230271.

Solicitante: UNIVERSITAT POLITECNICA DE CATALUNYA.

Nacionalidad solicitante: España.

Inventor/es: PRAT GOMA,JOSEP, SANTOS BLANCO,MARÍA CONCEPCIÓN, CANO VALADEZ,Ivan.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION H — ELECTRICIDAD > TECNICA DE LAS COMUNICACIONES ELECTRICAS > TRANSMISION > H04B10/00 (Sistemas de transmisión que utilizan haces de radiación electromagnéticas u otro tipo de ondas, p. ej. la luz, los infrarrojos, ultravioletas o radiación corpuscular, p. ej. comunicación cuántica)
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MÉTODO PARA REDUCIR LA INTERFERENCIA ÓPTICA EN LAS REDES ÓPTICAS PASIVAS.

Fragmento de la descripción:

Método para reducir la interferencia óptica en las redes ópticas pasivas.

Objeto de la invención 5

La presente invención se refiere al control de los aparatos de comunicación óptica en las instalaciones del cliente de una red pasiva de acceso óptico de tipo fibra-a-la-casa que utiliza múltiples longitudes de onda ópticas en la transmisión y/o detección, ya sea con modulación de frecuencias de radio o de datos digitales. La técnica consiste en un algoritmo inteligente 10 centralizado en la terminal de línea óptica, OLT por sus siglas en inglés (Optical Line Terminal) que controla la longitud de onda del (los) oscilador (es) óptico (s) o láser (es) , tasa de bits, formato de modulación y la subportadora de la unidad de red óptica del usuario, ONU por sus siglas en inglés (Optical Network Unit) , con el objetivo de evitar posibles interferencias mientras se mantiene el desempeño total de la red. 15

Antecedentes de la invención

La comunicación por fibra óptica es uno de los conductores para que un operador pueda entregar servicios de banda ancha a los clientes que pueden estar distribuidos en grandes 20 áreas geográficas. La fibra óptica se utiliza como medio de transmisión, ya que ofrece varias ventajas en comparación con los cables de cobre, como el tradicional par trenzado o cable coaxial. En particular, la tecnología Fibra-a-la-X (FTTx, Fiber To The x) (X puede ser esquina, nodo, edificio, negocio, hogar, usuario, u otro) ha sido ampliamente estudiada en todo el mundo, para la entrega de gran ancho de banda a los usuarios y para converger la transmisión 25 inalámbrica y por cable.

Un punto importante para FTTx es su capacidad para construir redes de banda ancha probadas para futuro con bajos costes operativos y de instalación. Mientras que las redes ópticas activas (AONs) usan repetidores y conmutadores para extender el alcance y 30 enrutamiento, las redes ópticas pasivas (PON) no requieren componentes activos en la red de distribución entre el operador y los clientes. De esta manera, los costes derivados del mantenimiento de los dispositivos activos pueden mantenerse bajos, ya que están situados, bien en la oficina central de la compañía o en las instalaciones del cliente.

La capacidad total y el número de usuarios atendidos se pueden incrementar mediante la adopción de tecnologías de multiplexación en la arquitectura de la red de acceso (AN) , sin importar si es de naturaleza activa o pasiva. La expansión de la AN por medio de multiplexación significa que el coste se puede reducir debido al uso de una infraestructura compartida en la planta de distribución de fibra y también en la oficina central del operador de 40 red, conocido como el terminal de línea óptica (OLT por sus siglas en inglés) . Un requisito para la introducción de multiplexación en la AN es mantener idénticas todas las unidades de red óptica (ONUs por sus siglas en inglés) de los clientes y por lo tanto agnósticas a estas técnicas de multiplexado. Estas técnicas pueden estar basadas en multiplexación por tiempo, por longitud de onda o multiplexación de subportadora. 45

Como la fibra óptica es capaz de transmitir en varias frecuencias ópticas, la multiplexación por división de longitud de onda (WDM, por sus siglas en inglés) puede utilizarse ventajosamente. Puede conducir a una mejora significativa en el coste y la capacidad pues la infraestructura de fibra puede ser compartida entre los clientes y al mismo tiempo transmitir más señales de datos 50 en diferentes longitudes de onda. Este tipo de AN por lo general consta de un multiplexor óptico o un divisor óptico situado entre el operador y sus clientes. WDM requiere que cada láser de las ONU emita en una longitud de onda específica y diferente. Por lo tanto, las ONUs requieren de láseres sintonizables relativamente caros, o dispositivos reflectantes incoloros que son todavía limitados en potencia.

La multiplexación por división de tiempo (TDM, por sus siglas en inglés) divide una longitud de onda en intervalos de tiempo, es decir, cada usuario transmite y/o recibe durante un espacio de tiempo. En TDM, la potencia de la señal se reparte entre varios clientes en lugar de uno sólo. 5 TDM puede llegar a ser ineficiente en términos de ancho de banda utilizable y eficiencia energética, ya que el ancho de banda total o tasa de bits se divide entre los usuarios que comparten la red.

Otra técnica de multiplexación se basa en la multiplexación por subportadora radioeléctrica 10 (SCM, por sus siglas en inglés) . En este caso, frecuencias de radio (RF) suelen modular la luz del láser de cada ONU en diferentes bandas, ya sea directa o externamente. Las señales tienen que ser distribuidas tanto a lo largo del espectro eléctrico como del óptico evitando superposiciones que destruyan la comunicación.

Un tipo avanzado de SCM es la multiplexación por frecuencias ortogonales (OFDM, por sus siglas en inglés) , de uso común en los modernos sistemas inalámbricos. En OFDM, las subportadoras eléctricas están estrechamente asignadas y separadas por un espaciado mínimo de frecuencia. Debido a la ortogonalidad y la alta velocidad de procesadores digitales de señal (DSP) , la información se puede detectar digitalmente sin error. OFDM ha sido 20 recientemente aplicada a las comunicaciones ópticas también, motivado por la eficiencia del espectro inherente, la tolerancia frente a la dispersión y la capacidad de administrar el ancho de banda con una granularidad fina. Esto es de especial interés en las AN modernas.

Una limitación clave de WDM, SCM y OFDM en la AN es la interferencia de batido óptico (OBI, 25 por sus siglas en inglés) que puede ocurrir en la transmisión si las longitudes de onda de dos o más ONUs coinciden o son cercanas entre sí [1]. Esto puede ser causado por una diferencia espectral inicial insuficiente al momento del registro de la ONU en la AN; o bien, debido a cambios ambientales, como variaciones de temperatura ambiente, que pueden cambiar la longitud de onda del láser de la ONU produciendo así una superposición de las señales ópticas 30 y/o interferencias en la banda de la señal de datos principal.

Para evitar estas interferencias, las ONUs pueden transmitir con fuentes de luz (láseres) con longitudes de onda pre-seleccionadas en la parrilla estándar. Así, la ONU del cliente se dotará de un láser en una longitud de onda específica. El inconveniente se relaciona con el gran 35 inventario y complejo aprovisionamiento al que los operadores se enfrentarían en este dinámico mercado. Además, con láseres con longitudes de onda estáticas definidas, sería problemático para un usuario mover la ONU a otra ubicación o a una red diferente. Como consecuencia de estos problemas prácticos, el coste total de implementación aumentaría. Una alternativa es emplear láseres sintonizables, pero su coste actual los hace inviables para redes 40 de acceso. Otra opción es utilizar ONUs reflexivas, es decir, que transmitan en una longitud de onda proporcionada desde la OLT que simplemente reflejen y modulen. Sin embargo, el estado del arte de la tecnología no es maduro para este tipo de ONUs [2, 3].

Las fuentes de luz como láseres con longitud de onda no preseleccionada serían naturalmente, 45 mucho más económicas y sencillas de instalar. En este caso, el cliente adquiere una ONU con láseres cuya longitud de onda es aleatoria dentro de una banda de frecuencia óptica estándar. Como la longitud de onda del láser de la ONU puede estar en cualquier posición, no se sabe de antemano si ésta interferirá o no a la (s) otra (s) ONU (s) ya desplegada (s) en la AN [4]. Por ello, la presente invención propone en primer lugar un método de monitorización y control de 50 longitud de onda del láser de la ONU durante...

 


Reivindicaciones:

1. Un método para reducir la interferencia óptica en las redes de acceso ópticas que transmiten datos modulados digitalmente a la fibra óptica, el cual se refiere a una red que comprende: 5

a. una OLT en la oficina central del operador de telecomunicaciones, que distribuye los datos de información desde/hacia la red central a/desde la red de acceso a los usuarios.

b. una infraestructura óptica pasiva en la planta externa o red de distribución con fibras ópticas y uno o varios dispositivos de nodo remoto que dividen y combinan las señales ópticas y

c. varias ONUs en el equipo local del cliente que convierten la señal óptica en datos 15 digitales para el usuario, y viceversa.

Caracterizado en que:

i. La OLT incluye un mecanismo de monitorización sobre la tasa de errores y las 20 longitudes de onda de transmisión y/o recepción de todos los usuarios con el fin de regular y mantener el rendimiento global.

ii. Las ONUs cuentan con láseres independientes u otro tipo de fuente de luz. Las ONUs pueden contar con un oscilador eléctrico de RF. 25

iii. Las ONUs poseen un dispositivo electrónico analógico o digital que sintoniza la longitud de onda de emisión del (los) láser (es) de transmisión y/o recepción mediante cambios de corriente y control de la temperatura.

iv. Las ONUs tienen un procesador digital de señal que recibe comandos desde la OLT para controlar circuitos, tasa de bits, formato de modulación y, en caso de existir, oscilador eléctrico de RF.

v. La OLT envía señales de control a las ONUs para que sintonicen sus longitudes de 35 onda a través del dispositivo electrónico indicado en el punto iii.

vi. La OLT envía señales de control a las ONUs para que modifiquen su tasa de bits, formato de modulación y/o frecuencia del oscilador eléctrico de RF (en caso de existir) a través del procesador digital de señal en las ONUs con el fin de limitar la 40 interferencia espectral óptica de las señales.

2. El método de la reivindicación 1 en el que el láser de la ONU puede ser de tipo distribuido por retroalimentación (DFB por sus siglas en inglés) , semiconductor de un sólo electrodo o sintonizables de múltiples electrodos, cuya longitud de onda de emisión no es pre-45 seleccionada.

3. El método de la reivindicación 1 en el que las longitudes de onda de transmisión iniciales de los láseres o fuentes de luz de las ONUs no están pre-determinadas y son sintonizadas mediante temperatura y/o corriente por medio de un dispositivo electrónico y/o procesador 50 digital de la señal que es administrado desde la OLT a través de comandos.

4. El método de la reivindicación 1 en el que las longitudes de onda de los láseres de las ONUs que interfieran entre sí pueden entrecruzarse mediante transitorios rápidos de corriente para reducir el tiempo de interferencia.

5. El método de la reivindicación 1 en el que el que el formato de modulación, la tasa de bits y 5 el ancho de banda total también puede ser controlado en la ONU mediante un procesador digital a partir de comandos de gestión desde la OLT.

6. El método de la reivindicación 1 en el que la ONU puede incluir un oscilador eléctrico de RF para desplazar el centro del espectro de la señal de datos a alguna frecuencia central que 10 puede ser administrada desde la OLT.

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7. El método de la reivindicación 1 en el que el receptor de la ONU está basado en detección directa o detección coherente.

8. El método de la reivindicación 1 caracterizado en que la OLT comprueba el rendimiento y monitoriza la longitud de onda de las ONUs en la PON continuamente y de forma particular durante el registro y puesta en marcha inicial de una ONU.

9. El método de la reivindicación 1 caracterizado en que la OLT controla simultáneamente 20 varias ONUs.

10. El método de la reivindicación 1 en el que si no existe la posibilidad de ofrecer una longitud de onda libre a una ONU después de haber agotado el rango de sintonización del láser de ésta, se podrá compartir una longitud de onda con otro usuario y transmitir datos en rangos 25 temporales distintos mediante la habilitación de la multiplexación por tiempo TDM.