Redes ópticas pasivas.

Un sistema de red óptica pasiva (10, 50, 80, 90) que comprende:

un terminal de línea óptica (12, 52, 92), que comprende:

un transmisor óptico de enlace descendente (14, 54) configurado para generar una señal de datos de flujo descendente codificada en línea en retorno a cero inverso; y

un receptor óptico de enlace ascendente (16, 60) configurado para recibir una señal de datos de flujo ascendente;

una unidad de red óptica (26, 100) que comprende: un receptor óptico de enlace descendente (28) configurado para recibir una primera porción de la señal de datos de flujo descendente; y

un remodulador óptico de enlace ascendente (30) configurado para recibir una segunda porción de la señal de datos de flujo descendente y remodularla para generar una señal de datos de flujo ascendente codificada en línea en retorno a cero; y

un enlace óptico (40, 66, 70, 82) acoplado entre el terminal de línea óptico y la unidad de red óptica y configurado para transmitir señales de datos de flujo descendente y de flujo ascendente entre ellos.

Redes ópticas pasivas Campo técnico La invención se refiere a un sistema de red óptica pasiva (PON - Passive Optical Network, en inglés) , a una unidad de red óptica y a un método de codificación en línea de red óptica pasiva.

Antecedentes La mayoría de los operadores de red de telecomunicaciones están actualmente buscando maneras en las que desplegar Redes Ópticas Pasivas (PON - Passive Optical Network, en inglés) en entornos para los que se necesita evitar la oficina central en favor de las llamadas PONs de "largo alcance". Con esta visión, las Unidades de Red Ópticas (ONUs - Optical Network Units, en inglés) están conectadas directamente al Terminal de Línea Óptico (OLT

- Optical Line Terminal, en inglés) mediante enlaces ópticos que podrían tener una longitud de hasta 100 km. Actualmente, este objetivo se logra por medio de amplificadores en línea, también conocidos como extensores, proporcionados dentro de la PON. Aunque asociado con un aumento de gastos de operación, este planteamiento está siendo adoptado por la mayoría de los operadores de telecomunicaciones para extender el alcance de los sistemas de PON-Gigabit (G-PON - Gigabit-PON, en inglés) que están basados en el Acceso Múltiple en el Dominio del Tiempo (TDMA - Time Domain Multiple Access, en inglés) , como se indica en R. Davey, "Next Generation Extended Reach PON" OFC/NFOEC, 2008, Documento OThL1, Feb., 2008.

Está reconocido que la implementación de la PON multiplexada por división de longitud de onda (WDM-PON - Wavelength Division Multiplexed PON, en inglés) , en la cual a cada ONU se le asigna una única longitud de onda, permitirá una utilización más eficiente del ancho de banda de la fibra y simplificará la gestión de la red, puesto que todas las conexiones son de punto a punto. "A Bidirectional WDM-PON Based on Gain-Saturated Reflective Semiconductor Optical Amplifiers" ha sido reportado por W. Lee, M. Park, S. Cho, J. Lee, C. Kim, G. Jeong y B. Kim en Photonics Technology Letters, IEEE, vol. 17, nº. 11, pp. 2460-2462, 2005. Con el fin de proporcionar una completa remodulación del tráfico en el flujo descendente, el R-SOA debe ser operado en régimen de saturación, lo que presenta problemas de balance de potencia. Para mitigar este problema, se han sugerido varias soluciones.

Una primera propone el uso de señales de flujo descendente de índice de modulación reducida (N. Calabretta, M. Presi, R. Proietti, G. Contestabile y E. Ciaramella, "A Bidirectional WDM/TDM-PON Using DPSK Downstream Signals and a Narrowband AWG." Photonics Technology Letters, IEEE, vol. 19. nº 16, pp. 1227-1229, 2007) , pero esto introduce limitaciones en la sensibilidad del flujo descendente, y aumenta el consumo de potencia en la señal de flujo ascendente debido a la dispersión de Rayleigh inducida por el canal de flujo descendente. Otra solución propuesta es emplear transmisiones semi-dúplex, en las cuales los R-SOAs son alimentados con luz de CW de flujo descendente en los intervalos de transmisión de flujo ascendente (C. Arellano, C. Langer y J. Prat, "Optical Network Units based on Semiconductor Optical Amplifiers in Single-Wavelength Single-Fiber Access Networks." Breitbandversorgung in Deutschlandwie schaffen wir den Anschluss, 2005) . "WDM-PON Architectures With a Single Shared Interferometric Filter for Carrier-Reuse Upstream Transmission, " ha sido propuesto por X. Cheng, Y. Wang, T. Cheng y C. Lu, en Journal of Lightwave technology, vol. 25, nº 12, p. 3669, 2007. Esta técnica se basa en el uso de filtros estrechos en el nodo óptico remoto, y aunque una fibra óptica es un elemento pasivo, sin embargo introduce una dependencia de las longitudes de onda del canal que debería ser evitada para implementaciones prácticas. Proporcionar fuentes de siembra de banda ancha para un R-SOA del OLT (separadas de la señal de datos de flujo descendente) ha sido propuesto por P. Healey, P. Townsend, C. Ford, L. Johnston, P. Townley, I. Lealman, L. Rivers, S. Perrin and R. Moore, "Spectral slicing WDM-PON using wavelength-seeded reflective SOAs, " Electronics Letters, vol. 37, nº 19, pp. 1181-1182, 2001. No obstante, este planteamiento requiere un filtrado adicional en la ONU. Se ha propuesto también la auto-siembra del R-SOA, en E. Wong, K. Lee y T. Anderson, "Directly-Modulated-Self-Seeding Reflective SOAs as Colorless Transmitters for WDM Passive Optical Networks", J. Lightwave Technol. 25, 67-74 (2007) . La auto-siembra inicialmente parecía que iba a ser una técnica prometedora; sin embargo, su implementación práctica está severamente limitada por las pérdidas de potencia experimentadas en el nodo óptico remoto. En la práctica, no es posible realizar este esquema en un entorno real.

Otros planteamientos, basados en el uso de codificación en línea óptica, han sido también propuestos, incluyendo RZ Inversa (IRZ - Inverse RZ, en inglés) para la señal de flujo descendente y codificación en NRZ para la señal de flujo ascendente (N. Deng, C. Chang y L. Cheng, "A centralized-light-source WDM access network utilizing inverse-RZ downstream signal with upstream data remodulation", Optical Fiber Technology, vol. 13, nº 1, pp 18-21, 2007) y codificación en Manchester para la señal de flujo descendente y codificación en NRZ para la señal de flujo ascendente (H. Chung, B. Kim, H. Park, S. Chang, M. Chu y K. Kim, "Effects of inverse-RZ and Manchester code on a wavelength reused WDM-PON", Lassers & Electro-Optics Society, IEEE, pp. 298-299, 2006) . Transportando energía distinta de cero en cada bit (tanto "marca" como "espacio") el uso de tales esquemas de codificación facilita la remodulación del flujo ascendente. No obstante, esta técnica limita severamente el ancho de banda de la remodulación del flujo ascendente.

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Compendio Es deseable obviar al menos uno o más de los inconvenientes anteriores y proporcionar un sistema de red óptica pasiva, una unidad de red óptica y un método de codificación en línea de red óptica pasiva mejorados.

De acuerdo con un primer aspecto de la invención se proporciona un sistema de red óptica pasiva que comprende un terminal de línea óptico que comprende: un transmisor óptico de enlace descendente configurado para generar una señal de datos de flujo descendente codificada en línea en retorno a cero inverso y un receptor óptico de enlace ascendente configurado para recibir una señal de datos de flujo ascendente. Una unidad de red óptica que comprende un receptor óptico de enlace descendente está configurada para recibir una primera porción de la señal de datos de flujo descendente. Un remodulador óptico de enlace ascendente está configurado para recibir una segunda porción de la señal de datos de flujo descendente y remodularla para generar una señal de datos de flujo ascendente codificada en línea en retorno a cero. Un enlace óptico acoplado entre el terminal de línea óptico y la unidad óptica está configurado para transmitir señales de datos de flujo descendente y de flujo ascendente entre ellos.

El par de codificación en línea en retorno a cero inverso/retorno a cero es transparente para la arquitectura del sistema de red óptica pasiva, proporcionando así un alto grado de flexibilidad en el diseño y despliegue de las WDM-PONs de siguiente generación.

La señal de datos de flujo descendente codificada en línea en retorno a cero inverso comprende preferiblemente impulsos oscuros que tienen un ciclo de trabajo de aproximadamente cincuenta por ciento. El sistema de red óptica pasiva es por lo tanto capaz de alcanzar anchos de banda de datos de flujo descendente y de flujo ascendente simétricos.

El remodulador óptico de enlace ascendente comprende preferiblemente un modulador electro-óptico configurado para ser controlado por una señal de datos electrónica codificada en retorno a cero. El remodulador óptico de enlace ascendente está preferiblemente configurado tanto para remodular como para amplificar la citada segunda porción de señal de datos de flujo descendente con el fin de generar una señal de datos de flujo ascendente codificada en línea en retorno a cero. El remodulador óptico de enlace ascendente comprende preferiblemente un amplificador óptico de semiconductores reflexivo configurado para ser controlado por una señal de datos electrónica codificada en retorno a cero.

El amplificador óptico de semiconductores reflexivo es preferiblemente operable mediante la recepción de un impulso oscuro que tiene un borde de ataque de impulso y una cola de impulso para suprimir la cola del impulso oscuro con el fin de formar un cero lógico para la señal... [Seguir leyendo]

1. Un sistema de red óptica pasiva (10, 50, 80, 90) que comprende:

un terminal de línea óptica (12, 52, 92) , que comprende: un transmisor óptico de enlace descendente (14, 54) configurado para generar una señal de datos de flujo descendente codificada en línea en retorno a cero inverso; y un receptor óptico de enlace ascendente (16, 60) configurado para recibir una señal de datos de flujo ascendente; una unidad de red óptica (26, 100) que comprende: un receptor óptico de enlace descendente (28) configurado para recibir una primera porción de la señal de datos de flujo descendente; y un remodulador óptico de enlace ascendente (30) configurado para recibir una segunda porción de la señal de datos de flujo descendente y remodularla para generar una señal de datos de flujo ascendente codificada en línea en retorno a cero; y un enlace óptico (40, 66, 70, 82) acoplado entre el terminal de línea óptico y la unidad de red óptica y configurado para transmitir señales de datos de flujo descendente y de flujo ascendente entre ellos.

2. Un sistema de red óptica pasiva de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la señal de datos de flujo descendente codificada en línea en retorno a cero inverso comprende impulsos oscuros que tienen un ciclo de trabajo de aproximadamente 50%.

3. Un sistema de red óptica pasiva de acuerdo con las reivindicaciones 1 ó 2, en el que el remodulador óptico de enlace ascendente (30) comprende un modulador electro-óptico (32) configurado para ser controlado por una señal de datos electrónica codificada en retorno a cero (34) .

4. Un sistema de red óptica pasiva de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el remodulador óptico de enlace ascendente (30) está codificado tanto para remodular como para amplificar la citada segunda porción de la señal de datos de flujo descendente para generar una señal de datos de flujo ascendente codificada en línea en retorno a cero.

5. Un sistema de red óptica pasiva de acuerdo con la reivindicación 4, en el que el remodulador óptico de enlace ascendente (30) comprende un amplificador óptico de semiconductores reflexivo (32) configurado para ser controlado por una señal de datos electrónica codificada en retorno a cero (34) .

6. Un sistema de red óptica pasiva de acuerdo con la reivindicación 5, en el que el amplificador óptico de semiconductores reflexivo (32) es operable mediante la recepción de un impulso oscuro (72) que tiene un borde de ataque (72a) del impulso y una cola (72b) del impulso para suprimir la cola del impulso oscuro con el fin de formar un cero lógico para la señal de datos de flujo ascendente o para amplificar la cola del impulso oscuro con el fin de formar un uno lógico, y es operable mediante la recepción de un impulso luminoso para suprimir medio impulso con el fin de formar un uno lógico o para suprimir todo el impulso con el fin de formar un cero lógico.

7. Un sistema de red óptica pasiva de acuerdo con las reivindicaciones 5 ó 6, en el que el amplificador óptico de semiconductores reflexivo (32) está configurado para operar fuera de su régimen de saturación para potencias de entrada en el nivel de potencia óptica de la segunda porción de la señal de datos de flujo descendente.

8. Un sistema de red óptica pasiva de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la unidad de red óptica (26, 100) comprende también un aparato de sincronización de señal (36) configurado para intercalar la señal de datos de flujo ascendente codificada en línea en retorno a cero mediante medio bit con respecto a la señal de datos de flujo descendente codificada en línea en retorno a cero inverso.

9. Un sistema de red óptica pasiva de acuerdo con la reivindicación 8, en el que el aparato de sincronización de señal comprende una línea de retardo óptico (36) proporcionada entre el enlace óptico (40, 70, 82) y el remodulador óptico de enlace ascendente (30) .

10. Un sistema de red óptica pasiva (50, 80) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el sistema de red óptica pasiva comprende una pluralidad de unidades de red ópticas (26) , estando el enlace óptico (66, 70, 82) acoplado entre el terminal de línea óptico (60) y cada una de las unidades de red ópticas.

11. Una unidad de red óptica (26, 100) que comprende: un receptor óptico de enlace descendente (28) configurado para recibir una primera porción de una señal de datos de flujo descendente codificada en línea en retorno a cero inverso; y un remodulador óptico de enlace ascendente (30) configurado para recibir una segunda porción de la señal de datos de flujo descendente y remodularla para generar una señal de datos de flujo ascendente codificada en línea en retorno a cero.

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12. Una unidad de red óptica de acuerdo con la reivindicación 11, en la que el remodulador óptico de enlace ascendente (30) comprende un modulador electro-óptico (32) configurado para ser controlado mediante una señal de datos electrónica codificada en retorno a cero (34) .

13. Una unidad de red óptica de acuerdo con las reivindicaciones 11 ó 12, en la que el remodulador óptico de enlace ascendente (30) está configurado tanto para remodular como para amplificar la citada porción de sección de la señal de datos de flujo descendente para generar una señal de datos de flujo ascendente codificada en línea en retorno a cero.

14. Una unidad de red óptica de acuerdo con la reivindicación 13, en la que el remodulador óptico de enlace ascendente (30) comprende un amplificador óptico de semiconductores reflexivo (32) configurado para ser controlado mediante una señal de datos electrónica codificada en retorno a cero (34) .

15. Una unidad de red óptica de acuerdo con la reivindicación 14, en la que el amplificador óptico de semiconductores reflexivo (32) es operable mediante la recepción de un impulso oscuro (72) que tiene un borde de ataque (72a) del impulso y una cola (72b) del impulso para suprimir la cola del impulso oscuro con el fin de formar un cero lógico para la señal de datos de flujo ascendente o para amplificar la cola del impulso oscuro con el fin de formar un uno lógico, y es operable mediante la recepción de un impulso luminoso para suprimir medio impulso con el fin de formar un uno lógico o para suprimir todo el impulso con el fin de formar un cero lógico.

16. Una unidad de red óptica de acuerdo con las reivindicaciones 14 ó 15, en la que el amplificador óptico de semiconductores reflexivo (32) está configurado para operar fuera de su régimen de saturación para potencias de entrada en el nivel de potencia óptica de la segunda porción de la señal de datos de flujo descendente.

17. Una unidad de red óptica de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 11 a 16, en la que la unidad de red óptica (26) comprende también un aparato de sincronización de señal (36) configurado para intercalar la señal de datos de flujo ascendente codificada en línea en retorno a cero mediante medio bit con respecto a la señal de datos de flujo descendente codificada en línea en retorno a cero inverso.

18. Una unidad de red óptica de acuerdo con la reivindicación 17, en la que el aparato de sincronización de señal comprende una línea de retardo óptica (36) proporcionada entre el enlace óptico (40) y el remodulador óptico de enlace ascendente (30) .

19. Un método de codificación en línea de red óptica pasiva (100) que comprende: generar una señal de datos de flujo descendente codificada en línea en retorno a cero inverso (102) ; y recibir una porción de la señal de datos de flujo descendente (110) y remodularla (114, 116, 118, 120, 122, 124) para generar una señal de datos de flujo ascendente codificada en línea en retorno a cero.

20. Un método de codificación en línea de red óptica pasiva de acuerdo con la reivindicación 19, en el que la señal de datos de flujo descendente codificada en línea en retorno a cero inverso comprende impulsos oscuros que tienen un ciclo de trabajo de aproximadamente cincuenta por ciento.

21. Un método de codificación en línea de red óptica pasiva de acuerdo con las reivindicaciones 19 ó 20 en el que la remodulación (114, 116, 118, 120, 122, 124) de la porción de la señal de datos de flujo descendente se lleva a cabo proporcionando la porción de la señal de datos de flujo descendente a un modulador electro-óptico (32) y controlando el modulador electro-óptico mediante una señal de datos electrónica codificada en retorno a cero (34) .

22. Un método de codificación en línea de red óptica pasiva de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 19 a 21, en el que el método de codificación en línea comprende remodular y amplificar (114, 116, 118, 120, 122, 124) la porción de señal de datos de flujo descendente para generar una señal de datos de flujo ascendente codificada en línea en retorno a cero.

23. Un método de codificación en línea de red óptica pasiva de acuerdo con la reivindicación 22, en el que la remodulación y amplificación de la porción de la señal de datos de flujo descendente se lleva a cabo proporcionando la porción de la señal de datos de flujo descendente a un amplificador óptico de semiconductores reflexivo (110) y controlando el amplificador óptico de semiconductores reflexivo mediante una señal de datos electrónica codificada en retorno a cero (114, 116, 118, 120, 122, 124) .

24. Un método de codificación en línea de red óptica pasiva de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 19 a 23, en el que la señal de datos de flujo ascendente remodulada (126) es generada, a la recepción de un impulso oscuro (72, 112, 114) que tiene un borde de ataque (72a) del impulso y una cola (72b) del impulso, siendo la cola del impulso oscuro suprimida con el fin de formar un cero lógico (118) para la señal de datos de flujo ascendente o siendo amplificada (116) con el fin de formar un uno lógico y, a la recepción de un impulso luminoso (112, 120) ,

siendo medio impulso suprimido con el fin de formar un uno lógico (122) o siendo todo el impulso suprimido con el fin de formar un cero lógico (124) .

25. Un método de codificación en línea de red óptica pasiva de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 19 a

24, en el que el método de codificación comprende también intercalar la señal de datos de flujo ascendente codificada en línea en retorno a cero mediante medio bit respecto a la señal de datos de flujo descendente codificada en línea en retorno a cero inverso (108) .

26. Un método de codificación en línea de red óptica pasiva de acuerdo con la reivindicación 25, en el que la sincronización de las señales de datos de flujo descendente y de flujo ascendente para el intercalado es llevada a cabo introduciendo un retardo óptico a la porción de la señal de datos de flujo descendente que va a ser remodulada (108) .