Método y dispositivos para transmisión bidireccional óptica punto-a-multipunto usando un divisor de señal óptica con pérdidas de inserción reducidas.

Método y dispositivos para el bombeo remoto desde la terminal del usuario (ONU) hacia las etapas de la amplificación incluidas en la planta externa de fibra (ODN) pasiva de la red de acceso (AN) basadas en multiplexación en el dominio temporal (TDM).

Dentro de la ONU, un amplificador se utiliza para amplificar la señal de datos y se reutiliza para la generación del bombeo por medio de un bucle de generación de bombeo. Además de dispositivos a insertar en la ODN y así aprovechar el bombeo generado por las ONUs, para generar amplificación óptica en puntos de la ODN con mayores pérdidas, como divisores de señal óptica, mediante fibras ópticas dopadas con tierras raras. De esta manera se reducen o incluso compensan significativamente las pérdidas la ODN permitiendo más puntos de interconexión o distancia, para retransmitir el tráfico de datos de la OLT a la ONU y viceversa.

Método y dispositivos para transmisión bidireccional óptica punto-a-multipunto usando un divisor de señal óptica con pérdidas de inserción reducidas.

Sector de la técnica

La actual invención está relacionada con la planta óptica de distribución y los sistemas ópticos de recepción de un sistema de transmisión bidireccional óptico punto-a-multipunto utilizando un divisor de señal óptico con la pérdidas de inserción reducidas para la distribución de señal, mediante la ayuda de una etapa de amplificación bombeada remotamente, dentro del divisor óptico de señal y un lazo de realimentación del bombeo entre la planta óptica de distribución y el sistema óptico receptor, siendo este último independiente de la longitud de onda.

Estado de la técnica

Las comunicaciones de fibra óptica son una de las técnicas para permitir ofrecer servicios de banda ancha por un operador a los clientes que pueden estar localizados en áreas geográficas dispersas. La fibra óptica se utiliza como medio de la transmisión porque ofrece varias ventajas comparadas a los cables de cobre, tales como el par trenzado tradicional. La fibra-hasta-el-X (FTTx) es una tecnología (X puede ser la acera, el nodo, el edificio, el hogar u otro) que se ha estudiado extensivamente por todo el mundo, para ofrecer gran ancho de banda a los usuarios y ofrecer convergencia entre tecnologías de radio y cable.

Un aspecto importante del FTTx es su capacidad para construir redes de banda ancha con bajos gastos de instalación y funcionamiento. Mientras que existen las redes ópticas (AONs) activas, haciendo uso los repetidores e interruptores para extender el alcance y encaminar las señales, las redes ópticas pasivas (PONs) también están ganando atención debido al hecho de que no se despliegan ningún componentes activos en la planta externa entre el operador y los clientes. De esta manera, el coste que se deriva del mantenimiento de dispositivos activos puede ser eliminado situando todos los equipos activos o bien en Oficina Central del proveedor o bien en el equipo del cliente.

La capacidad y el número de usuarios servidos pueden ser ampliados teniendo en cuenta las tecnologías de multiplexación en las arquitecturas de red del acceso (AN), bien sea mediante tecnologías activas o pasivas. Puesto que la fibra óptica puede transmitir señales a frecuencias ópticas múltiples, la multiplexación por longitud de onda (WDM) puede llevar a una mejora significativa en coste y capacidad, ya que la infraestructura de la fibra se puede compartir entre los clientes mientras que un número mayor de datos se pueden transmitir en diversas longitudes de onda. Este tipo de AN tiene un multiplexor óptico situado entre el operador y sus clientes y se refiere a ella como WDM-AN.

Además, para el caso de la llamada AN híbrida, cada longitud de onda puede ser dividida en intervalos de tiempo por medio de la multiplicación en tiempo (TDM), para repartir la potencia de la señal a un grupo o conjunto de usuarios, en lugar de solamente un usuario. Aunque este procedimiento conlleve una reducción velocidad de transferencia de datos por usuario, las velocidades de transferencia de datos naturalmente altas que se pueden alcanzar para cada longitud de onda, gracias a la madurez de los transmisores ópticos, aseguran altas velocidades de transferencia netas por usuario. Esta tipo de AN tiene además del multiplexor WDM-AN, un divisor de potencia situado en cada una de las salidas del multiplexor, mientras que los usuarios finales están conectados a las salidas del divisor potencia. Esta topología de AN se refiere como WDM/TDM-AN.

La mayoría de las ANs desplegadas inutilizan topologías TDM, simplemente colocando un divisor de potencia entre sede del operador y los usuarios finales para obtener una arquitectura punto-multipunto, según los actuales estándares tales como gigabit PON (GPON). Tales arquitecturas será referidas TDM-AN en adelante. Sin embargo, esta configuración aumenta considerablemente las pérdidas ópticas en la planta externa, alta división de la potencia entre los distintos usuarios significa que apenas una pequeña parte de la energía óptica inicialmente transmitida alcanza las premisas del usuario final. Además, efectos debidos a la transmisión se presentan cuando las señales ópticas se envían sobre la fibra óptica, tales como el Rayleigh backscattering de los datos enviados por el operador que puede afectar a los datos enviados por el cliente, o la acumulación de ruido óptico cuando las señales son reamplificadas presuponen la red óptica. Estos efectos pueden conllevar una seria degradación de la transmisión.

La extensión o ampliación de la AN a través de las técnicas de multiplexación significa que el coste puede reducirse debido a una infraestructura compartida en la planta externa y en la sede del operador de red, albergando la Optical Line Terminal (OLT), donde se encuentran varias fuentes de luz y equipo costoso como moduladores y dispositivos para el condicionamiento de la señal. Un requisito para introducir la multiplexación es mantener el equipo de los usuarios finales, denominado Optical Network Unit (ONU), agnóstico a estas técnicas de la multiplexación. Un diseño reflejante reutilizando la señal óptica incidente o un diseño con una fuente óptica sintonizable permite tener una sola ONU, que se puede utilizar en cualquier posición dentro de la AN (es decir el ONU puede operar con diversas longitudes de onda y en diversos puertos de un divisor de potencia). También para el caso de aplicar únicamente técnicas de multiplexación TDM, un diseño independiente de la longitud de puede ser beneficioso en caso de migración a técnicas WDM en un futuro, sin la necesidad de substituir el equipo del usuario final. Un diseño como este, conveniente para el despliegue masivo de ONUs, asegura la eficiencia económica pues la ONU determinará en gran medida los costes para una AN con un número elevado de usuarios.

El uso de los moduladores reflexivos integrados junto con amplificadores ópticos en las premisas del cliente es una solución prometedora para la ONU. De esta manera, las pérdidas de la red pueden ser superadas al mismo tiempo que se envían datos ascendentes, utilizando la señal óptica incidente.

Candidatos prometedores a un modulador reflexivo son el Reflective Optical Semiconductor Amplifier (RSOA), el modulador reflexivo de la electro-absorción o versiones integradas de Semiconductor Optical Amplifier (SOA) y Reflective Electro-Absorption Modulator (REAM), donde el SOA actúa como amplificador para superar también las pérdidas del REAM o de cualquier componente óptico activo reflexivo capaz de modular en intensidad la señal de datos ascendentes.

Una AN eficiente utiliza una sola longitud de onda como señal de entrada óptica para la ONU, llevando la transmisión de datos del OLT, denominados como datos descendentes así como la transmisión de datos de la ONU hacia el OLT, denominados como datos ascendentes. Estas dos transmisiones de datos se dan simultáneamente en transmisión full-dúplex en una conexión bidireccional.

Para superar las pérdidas ópticas en la AN, la amplificación con bombeo remoto en la planta externa puede ser considerada. Permite mantener la red pasiva, requisito de las PONs, ya que simplemente se usa una señal de bombeo transmitida desde la OLT hacia una fibra dopada con Erbio (EDF), situada entre el OLT y el ONU.

Para el caso de una WDM/TDM-AN, la etapa de la amplificación se sitúa preferiblemente en el punto de conjunción entre el multiplexor WDM y el divisor TDM, en los denominados Nodos Remotos (RN).

Sin embargo, esta técnica sufre de las pérdidas que la señal de bombeo experimenta hacia la EDF, de modo que se requiere de la transmisión de una señal de bombeo de potencia elevada. Por otra parte, se evita enviar señales de bombeo desde la ONU, manteniendo las premisas del usuario libres de fuentes de luz. Además, como la división en potencia es alta y el divisor de potencia no siempre puede conectarse directamente con el RN, si no a través de un tramo más largo de la fibra óptica, el Rayleigh backscattering afecta a las transmisiones datos ascendentes y datos descendentes, debido a las altas potencias de las señales descendente enviadas desde el RN que son reflejadas, afectando a los débiles datos ascendentes que llegan al RN, para el caso que la misma longitud de onda es utilizada en ambos sentidos de la transmisión.

Aunque estos efectos se manifiesten en el caso WDM/TDM-AN de largo alcance, con el alto...

1. Un método para reducir las pérdidas de división en una ODN (optical distribution network) para la transmisión de datos punto-multipunto en redes ópticas, conteniendo: