MÉTODO Y SISTEMA DE MEDIDA DE RELACIÓN SEÑAL A RUIDO ÓPTICA.

MÉTODO Y SISTEMA DE MEDIDA DE RELACIÓN SEÑAL A RUIDO ÓPTICA 5 CAMPO DE LA INVENCIÓN 10 La presente invención se aplica al campo de las redes ópticas de comunicaciones, y más específicamente, a la monitorización de la relación señal a ruido óptica en dichas redes. ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN 15 2 o 2 5 En la actualidad, la implementación en las redes de comunicaciones de tecnologías todo ópticas y la aplicación de formatos de modulación complejos que hacen uso explícito de la fase y la polarización ópticas permiten tasas de transmisión cada vez más elevadas. Además, la introducción de la conmutación óptica permite topologías configurables dinámicamente que incrementan la flexibilidad y la transparencia de las redes ópticas. En este entorno de redes ópticas dinámicas, es necesario disponer de herramientas para la monitorización inteligente del estado físico de la red y de la calidad de las señales, el diagnóstico y reparación autónomos de la red, la asignación dinámica de recursos y el re-direccionamiento del tráfico. Tradicionalmente, la monitorización en estas redes se reduce fundamentalmente a una mera gestión de alarmas, pero cada vez resulta más necesario poder dar a la red la capacidad para aislar la causa específica de un problema y su localización. 3 o El papel de esta monitorización es fundamental para mantener la calidad del servicio a tasas cada vez mayores. A tasas de 40Gb/s los canales de datos soportan un apreciable deterioro debido al impacto de la dispersión cromática, la dispersión del modo de polarización (PMD, del inglés "Polarization Mode Dispersion") , o los efectos no lineales, por ejemplo. Estas tasas de bit elevadas, unidas a menores espaciados entre canales ópticos, elevadas distancias de transmisión y la presencia de componentes complejos para la conmutación óptica o la compensación de dispersión elevan la sensibilidad de los canales de datos a elementos básicos como la temperatura, el envejecimiento de los componentes o las labores de mantenimiento en planta. 5 Las labores de gestión y mantenimiento de las redes ópticas existentes actualmente implican importantes gastos de tiempo y personal. La introducción de nuevos nodos, o la actualización de enlaces ya existentes requieren de tareas intensivas de caracterización, medida y ajuste. Este escenario no es escalable a 1 o las redes de nueva generación, caracterizadas precisamente por sus capacidades dinámicas. El uso generalizado de nodos ópticos reconfigurables con capacidad de inserción y extracción (ROADM, del inglés "Reconfigurable optical add-drop multiplexer'') , requiere de una gestión autónoma e inteligente de la red que diagnostique automáticamente la evolución de los parámetros físicos y 15 proceda a interpretarla, re-direccionando el tráfico y asignando dinámicamente los recursos disponibles (canales de longitud de onda, ganancias en los amplificadores ópticos, sistemas de ecualización, sistemas de codificación de datos, sistemas para la determinación de rutas, ancho de banda de canal, etc.) . 20 El hecho de no requerir una detección e interpretación de los diversos canales de datos que circulan por una red para tener información de la eficiencia de la transmisión y tomar decisiones en tiempo real de forma autónoma, contribuye enormemente a la transparencia de las redes ópticas, y a permitir que aplicaciones diversas, con distintos requerimientos de calidad o tasa de bits, y 2 5 haciendo uso de diversos formatos de modulación compartan el mismo medio físico de transmisión. Es por ello que las medidas de parámetros físicos de una red se impone poco a poco como solución para la monitorización de las prestaciones de las redes. La medida más habitual de este tipo es la denominada indistintamente cociente señal-ruido óptico o relación señal a ruido 3 o óptica (OSNR, "Optical Signal to Noise Ratio") . Este cociente establece la relación de magnitud entre el nivel de señal en un canal óptico y la intensidad de

ruido óptico que queda incluida en el ancho de banda de dicho canal. El OSNR de un canal está directamente relacionado con la capacidad de reconocimiento de la información una vez detectada, lo que se mide habitualmente a través de la probabilidad de error de bit (BER, del inglés "Bit Error Rate") y que constituye la medida de calidad de los sistemas más generalizada en la actualidad. Se asume 5 que el ruido óptico que se introduce en los canales de comunicaciones proviene fundamentalmente de sucesivas amplificaciones de las emisiones espontáneas (ASE, del inglés "Amplified Spontaneous Emision") en los amplificadores ópticos, habituales en las redes de larga distancia. 10 Los primeros métodos de medida de OSNR utilizaban técnicas de interpolación para estimar el nivel de emisión espontánea amplificada (ruido ASE) en un canal óptico de señal a partir del nivel de dicho ruido ASE en otras bandas, en particular en la zona de espectro entre bandas donde no hay contribución espectral de señal. En sistemas de multiplexación densa en longitud 15 de onda (DWDM, del inglés "Dense wavelength Division Multiplexing") , con tasas de transmisión elevadas en comparación con la separación entre canales ópticos, no es posible aplicar dichas técnicas de interpolación del ruido ASE: En primer lugar, los diversos canales pueden recorrer distintas trayectorias en la red, y atravesar distintos amplificadores ópticos, por lo que el nivel de ruido ASE 2 o puede variar de unos canales a otros. En segundo lugar, la señal óptica ha podido atravesar distintos filtros ópticos pasa-banda que reducen sustancialmente el fondo de ruido en las zonas del espectro entre canales ópticos. Esta dificultad ha sido superada a través de varios métodos de medida de OSNR bajo la denominación de métodos de medida de ONSR dentro de 2 5 banda (en inglés, "in-band") , en los cuales se discrimina la contribución óptica de señal y ruido ópticos dentro de la zona de espectro ocupada por señal, es decir, dentro de cada uno de los canales ópticos del sistema. Hay un subgrupo importante de técnicas de medida de OSNR dentro de 3 o banda que utiliza el comportamiento diferencial en polarización del ruido y la señal ópticos como herramienta de separación de las contribuciones concretas

de dicho ruido y señal ópticos de cara a evaluar el cociente OSNR. Estas técnicas se han impuesto comercialmente por la sencillez de implantación, y por el carácter todo-óptico de la medida frente a otras que necesitan realizar una detección óptica de la señal, o incluso una decodificación, lo que las hace muy sensibles al tipo concreto de formato de modulación empleado en la codificación 5 de la información. Las técnicas de medida de OSNR dentro de banda por discriminación en polarización de señal y ruido óptico asumen un carácter fundamentalmente despolarizado del ruido ASE frente a un carácter polarizado de señal, y se 1 o pueden agrupar en dos modalidades, en función del método de discriminación de la polarización utilizado: - Métodos de anulación (o extinción) de polarización, como el presentado por US 2001/052981 A1. Estos métodos utilizan elementos de control de 15 polarización seguidos de un polarizador para anular la componente de señal y dejar sólo el ruido ASE. - Método de divisor de polarización, como el presentado por US 2008/124076 A 1 . En estos casos, se separa la entrada óptica, que previamente atraviesa un sistema controlador de la polarización, en dos 2 o polarizaciones ortogonales. Controlando la polarización de entrada se puede variar la proporción de señal que queda a un lado y otro del divisor de polarización, mientras que se asume que el ruido siempre se divide al 50%. 25 La medida de OSNR dentro de banda, utilizando las técnicas convencionales basadas en análisis de polarización, se encuentra con varias dificultades. Existen efectos, fundamentalmente de dispersión del modo de polarización (PMD) , que introducen una diversificación del estado de polarización entre zonas adyacentes del espectro óptico de la señal bajo análisis. Las 3 o técnicas anteriores (tanto métodos de anulación de polarización ciomo de separación de polarizaciones)...

5 1. Sistema de medida de relación señal a ruido óptica en al menos un canal óptico de una señal de entrada (1 01 ) , comprendiendo dicho al menos un canal una pluralidad de frecuencias con una pluralidad de polarizaciones, caracterizado porque comprende: 1 o 15 -medios de dispersión de polarización (1 02) , adaptados para dispersar las polarizaciones de la pluralidad de frecuencias del al menos un canal, generando un subconjunto de frecuencias con polarización lineal; -medios de análisis de polarización (1 03) adaptados para analizar dichas polarizaciones dispersadas, teniendo dichos medios de análisis de polarización (1 03) una respuesta dependiente de una polarización ajustable; -medios de análisis espectral (1 04) , adaptados para medir un espectro de potencia óptica del al menos un canal; y -medios de computación, adaptados para determinar un nivel de ruido del al menos un canal a partir del espectro de potencia óptica. 2 o 2. Sistema según la reivindicación 1, caracterizado porque el nivel de ruido se determina como un mínimo del espectro de potencia óptica. 2 5 3. Sistema según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los medios de análisis espectral (1 04) están adaptados para realizar una pluralidad de medidas del espectro de potencia óptica, modificando la polarización lineal ajustable de los medios de análisis de polarización (1 03) . 3 o 4. Sistema según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los medios de dispersión de polarización (1 02) comprenden una fibra óptica de alta birrefringencia (1 05) . 5. Sistema según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque los medios de dispersión de polarización (1 02) comprenden un divisor de polarización (1 06) adaptado para separar dos polarizaciones ortogonales y dos líneas (1 07, 1 08) con diferente retraso temporal, aplicándose cada una de dichas 5 líneas (1 07, 1 08) a una polarización ortogonal distinta. 6. Sistema según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los medios de análisis espectral (1 04) tienen una resolución espectral sustancialmente mayor que la anchura espectral del al 1 o menos un canal. 7. Sistema según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque los medios de análisis de polarización (1 03) comprenden un polarizador lineal con una polarización rotable. 15 8. Sistema según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque los medios de análisis de polarización (1 03) y los medios de análisis espectral (1 04) están comprendidos en un analizador de espectro óptico basado en efecto Brillouin. 20 9. Método de medida de relación señal a ruido óptica en al menos un canal óptico de una señal de entrada (1 01 ) , comprendiendo dicho al menos un canal una pluralidad de frecuencias con una pluralidad de polarizaciones, caracterizado porque el método comprende: 25 - dispersar las polarizaciones de las frecuencias del al menos un canal, generando un subconjunto de frecuencias con polarización lineal; - analizar dichas polarizaciones dispersadas, mediante unos medios de análisis de polarización (1 03) cuya respuesta es dependiente de una polarización 3 o ajustable; - medir un espectro de potencia óptica del al menos un canal; y

-determinar un nivel de ruido del al menos un canal a partir del espectro de potencia óptica 5 10 1O. Método según la reivindicación 9, caracterizado porque el nivel de ruido se determina como al menos un mínimo del espectro de potencia óptica. 11. Método según una cualquiera de las reivindicaciones 9 a 1 O, caracterizado porque comprende repetir los pasos de analizar las polarizaciones dispersadas y de medir el espectro de potencia óptica modificando la polarización lineal ajustable de los medios de análisis. 12. Método según una cualquiera de las reivindicaciones 9 a 11, caracterizado porque el paso de dispersar las polarizaciones comprende transmitir la señal de entrada óptica a través de una fibra óptica de alta birrefringencia (1 05) . 15 13. Método según una cualquiera de las reivindicaciones 9 a 11, caracterizado porque el paso de dispersar las polarizaciones comprende dividir la señal de entrada en dos polarizaciones ortogonales, y aplicar a cada una de dichas polarizaciones ortogonales un retraso temporal distinto. 2 o 14. Método según una cualquiera de las reivindicaciones 9 a 13, caracterizado porque los pasos de analizar las polarizaciones dispersadas y medir el espectro de potencia óptica se realizan mediante un analizador de espectro óptico basado en efecto Brillouin. 2 5

15. Método según una cualquiera de las reivindicaciones 9 a 13, caracterizado porque el paso de analizar las polarizaciones dispersadas se realiza mediante un polarizador lineal con una polarización rotable.