SISTEMA PARA LA CERTIFICACIÓN DE UNA RED ÓPTICA PASIVA Y PARA LA DETECCIÓN DE PROBLEMAS Y AVERÍAS EN LOS ÚLTIMOS TRAMOS DE FIBRA.

Sistema para la certificación de una red óptica pasiva y para la detección de problemas y averías en los últimos tramos de fibra,

siendo de aplicación en redes ópticas pasivas que entre el equipo OLT ubicado en una central telefónica y el equipo de usuario u ONT, disponen de divisores ópticos o splitters que en sentido descendente reparten la señal óptica a todos los usuarios bajo una arquitectura árbol-rama y en ascendente combinan las señales ópticas de todas las ONTs, cuyo sistema se basa en la incorporación de un conjunto de equipos denominados "Emulador de OLT" y "Unidad de Testeo Remota" (UTR) que se unirán a la correspondiente roseta de la central telefónica y de usuario, de forma que la UTR se enfrenta a una OLT en explotación, permitiendo certificar el último tramo de la red óptica; y, la detección de problemas y averías en una red PON en explotación.

Sistema para la certificación de una red óptica pasiva y para la detección de problemas y averías en los últimos tramos de fibra.

OBJETO DE LA INVENCIÓN.

La siguiente invención, según se expresa en el enunciado de la presente memoria descriptiva, se refiere a un sistema para la certificación de una red óptica pasiva y para la detección de problemas y averías en los últimos tramos de fibra, teniendo por objeto la incorporación de un conjunto de equipos denominados ‘Emulador de OLT’ y ‘Unidad de Testeo Remota’ (en adelante, UTRs) que, en conjunción, permiten ser utilizados por los instaladores para certificar el timbrado de la red en una primera fase de despliegue; en segundo lugar, cuando la UTR se enfrenta a una OLT en explotación, permiten ser usados en una segunda fase de instalación, certificando el último tramo de la red óptica (y detectando el nivel de potencia óptica de las reflexiones -si las hubiere-) ; y, en tercer lugar, la UTR también permite la detección de problemas y averías en una red PON en explotación.

CAMPO DE APLICACIÓN.

En la presente memoria se describe un sistema para la certificación de una red óptica pasiva y para la detección de problemas y averías en los últimos tramos de fibra, siendo de aplicación en el campo de las telecomunicaciones y, más especialmente, en el testeo de la fibra y las comunicaciones en redes ópticas pasivas PON (Passive Optical Networks) .

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN.

La demanda constante por parte de los usuarios residenciales de una mayor tasa de transferencia junto a la reducción del coste por usuario de las arquitecturas de acceso, ha hecho plantearse a los operadores de telecomunicaciones la sustitución de tradicionales arquitecturas de acceso punto-a-punto basadas en el par telefónico de cobre convencional por arquitecturas punto-a-multipunto de fibra óptica totalmente pasiva PON (Passive Optical Networks) .

Asimismo, la tecnología GPON (Gigabit-Capable Passive Optical Network) , EPON (Ethernet Passive Optical Network) y sus variantes futuras en velocidad (XGPON-1, XGPON-2, EPON NG) , permite ofrecer a los usuarios anchos de banda elevados (por encima de los 100Mbps) conteniendo los costes de despliegue en infraestructura de red al tratarse de un medio compartido.

En una red óptica pasiva no existe dispositivo activo alguno entre el equipo OLT (Optical Line Terminal) ubicado en la central telefónica y el equipo de usuario u ONT (Optical Network Terminator) ubicado en el domicilio de usuario.

Alternativamente, se introducen dispositivos ópticos pasivos denominados divisores ópticos o splitters que, en sentido descendente, reparten la señal óptica a todos los usuarios bajo una arquitectura árbol-rama, utilizando una determinada longitud de onda (normalmente 1490nm) y en ascendente combinan las señales ópticas de todas las ONTs que utilizan un sistema de reparto del tiempo de transmisión tipo TDM (Time Division Multiplexing) , transmitiendo –habitualmente- en la longitud de onda de 1310nm.

El empleo de dos ventanas complementarias de transmisión y recepción, permite el uso de una planta monofibra para los despliegues FTTH (Fibra hasta el hogar) en lugar de las tradicionales arquitecturas bifibras para transmisión y recepción dedicadas.

Cuando un operador decide ofrecer sistemas de acceso PON, habitualmente organiza una estrategia de despliegue en dos fases: en una primera fase, las unidades de instalación de los operadores (empresas subcontratadas por los operadores) instalan la fibra de planta externa desde un repartidor de la central telefónica hasta los punto de terminación de los recintos de las Infraestructuras Comunes de Telecomunicaciones (ICTs) de los abonados.

En esta fase, los instaladores certifican la correcta instalación de las fibras de planta mediante un chequeo de nivel físico utilizando herramientas tipo OTDR (Optical Time Domain Reflectometer) modificadas para testear topologías punto-multipunto.

El objetivo de esta fase, también denominada timbrado de la red, es garantizar que el presupuesto óptico medido por el OTDR sea inferior al disponible entre la OLT y las diferentes ONTs acorde al grado de división o splitting elegido. Una vez finalizado el testeo de la fibra, se instalan en la central telefónica los equipos OLTs y el operador espera las peticiones de alta de los diferentes clientes.

En el momento en el que un usuario solicita al operador su alta comienza la segunda fase de instalación, que consiste en unir físicamente un puerto vacante de fibra óptica de la PON del armario terminador del recinto ICT con la roseta de terminación de red del domicilio de abonado. Para ello se utiliza una monofibra dedicada que la empresa instaladora tiende entre ambos puntos.

La correcta instalación de esta interconexión de fibra óptica es crucial para que el usuario no tenga problemas con los servicios de tráfico que intercambiará con la central.

Uno de los efectos contra el que las empresas instaladoras luchan en esta fase es la presencia de reflexiones en estos últimos metros de fibra.

Un defecto en este último tramo de fibra o en sus conectores ópticos produce que una parte de la potencia se refleje y vuelva a la ONT disminuyendo la potencia efectiva que llega a la OLT en el enlace ascendente y degradando la prestación de los servicios de acceso.

Para controlar este efecto, puesto que la fibra ya se encuentra conectada a la infraestructura PON y habitualmente (por simplicidad y por coste, la red de fibra no dispone de filtros ópticos para limitar una señal inyectada procedente de un elemento de medida) no es posible inyectar una señal procedente de un OTDR pinchado en la roseta de usuario puesto que la señal generada en modo continuo por este último elemento podría perturbar a los elementos activos de otros usuarios, interrumpiendo el servicio de acceso durante el alta de nuevos clientes.

En la mayoría de los casos, los instaladores optan por conectar una ONT similar a la del usuario (o la propia ONT del usuario) comprobando que la ONT se sincroniza con la OLT dando por buena la instalación, sin tener en cuenta si es posible el establecimiento de los mismos ni su calidad de servicio/experiencia.

Las soluciones tradicionales basadas en OTDR como la detallada en la patente europea 99202206.1, exclusivamente, trabaja a nivel físico, mientras que la solución propuesta en la presente memoria es capaz de trabajar a nivel físico y a nivel de servicios, midiendo la calidad de los mismos percibida por el usuario (QoS) simulando las mismas condiciones de explotación en las que se encontrará el usuario.

La solicitud de patente europea 94200753.5, incluye un circuito óptico para medir la sensibilidad a las reflexiones de un sistema de transmisión óptica. Sin embargo, en el caso que nos ocupa, este circuito no es aplicable a la detección de reflexiones en un escenario PON monofibra.

La solicitud de patente 200400037 también presenta un sistema de medida óptico capaz de utilizar las reflexiones para realizar un diagnóstico de medida. Sin embargo su ámbito está restringido al uso de la sensorización y no es aplicable al campo de las redes PON.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN.

En la presente memoria se describe un sistema para la certificación de una red óptica pasiva y para la detección de problemas y averías en los últimos tramos de fibra, siendo de aplicación en redes ópticas pasivas que entre el equipo OLT ubicado en una central telefónica y el equipo de usuario u ONT, conexionados a la correspondiente roseta, disponen de divisores ópticos o splitters que en sentido descendente reparten la señal óptica a todos los usuarios bajo una arquitectura árbol-rama y en ascendente combinan las señales ópticas de todas las ONTs, empleando dos ventanas complementarias de transmisión y recepción, con el uso de una planta monofibra para los despliegues FTTH, de forma que el sistema comprende:

un equipo emulador de OLT portable y autónomo conexionado a la roseta de acceso a la infraestructura de planta, y;

una unidad de testeo remoto (UTR) conexionada a la roseta de abonado,

de forma que el emulador de OLT comprende:

una FPGA que implementa el protocolo GPON sobre, al menos, un primer módulo electroóptico conectable a diferentes...

1ª. SISTEMA PARA LA CERTIFICACIÓN DE UNA RED ÓPTICA PASIVA Y PARA LA DETECCIÓN DE

PROBLEMAS Y AVERÍAS EN LOS ÚLTIMOS TRAMOS DE FIBRA, siendo de aplicación en redes ópticas pasivas que entre el equipo OLT ubicado en una central telefónica y el equipo de usuario u ONT, conexionados a la correspondiente roseta, disponen de divisores ópticos o splitters que en sentido descendente reparten la señal óptica a todos los usuarios bajo una arquitectura árbol-rama y en ascendente combinan las señales ópticas de todas las ONTs, empleando dos ventanas complementarias de transmisión y recepción, con el uso de una planta monofibra para los despliegues FTTH, caracterizado porque el sistema comprende:

un equipo emulador de OLT portable y autónomo conexionado a la roseta de acceso a la infraestructura de planta, y;

una Unidad de Testeo Remoto (UTR) conexionada a la roseta de abonado,

de forma que el emulador de OLT comprende:

un ASIC o FPGA (36) que implementa el protocolo GPON sobre, al menos, un módulo electroóptico (45) conectable a diferentes redes PON con capacidad para medir potencias ópticas y unos periféricos de memoria Flash (43) y RAM (44)

un procesador de paquetes (40) , conexionado a la FPGA (36) para generar el tráfico de servicios a testear y un segundo microprocesador (42) dedicado al control de las funciones de provisión y testeo;

al menos, un puerto de datos externos USB (39) y un puerto ethernet (37) para conexión a un PC (38) para actualizar firmware,

mientras que la Unidad de Testeo Remoto (UTR) comprende:

un chipset GPON o una FPGA (15) con microprocesador embebido junto a unos periféricos de memoria Flash (17) y RAM (34) ;

un módulo electroóptico ONT (20) , unido al chipset o FPGA (15) , que permite la medición de potencia óptica recibida;

un circuito óptico (47) capaz de separar la luz reflejada (28) y enviarla a un módulo electroóptico OLT

(21) con capacidad de medida de potencia;

un primer filtro óptico (22) comunicado con el módulo electroóptico ONT (20) capaz de separa la longitud de onda descendente (35) de la ascendente (27) ;

un circulador óptico (24) con un primer puerto (P1) conectado por la salida 1310nm del primer filtro óptico (22) y con un segundo puerto (P2) del circulador óptico (24) conectado a un segundo filtro óptico (23) para recuperar la señal monofibra junto a la señal de longitud de onda descendente (26) procedente del primer filtro (22) ;

un PIN (31) activable para detectar la reflexión de las tramas emitidas en el módulo electroóptico OLT (21) y cuyo PIN (31) esta conexionado a un bloque lógico digital (16) comunicado con la activación de la transmisión a ráfagas del módulo electroóptico ONT (20) ;

una bobina de fibra óptica (25) conexionada a un conector óptico (32) con pulido tipo APC;

un conector externo (19) tipo USB y otro tipo Ethernet (18) para conexión a un PC externo (33) , y;

un bloque de baterías (49) de Litio-Polímero que aseguran la autonomía y portabilidad de un sistema de campo que no requiere la corriente eléctrica para operar.

2ª. SISTEMA PARA LA CERTIFICACIÓN DE UNA RED ÓPTICA PASIVA Y PARA LA DETECCIÓN DE PROBLEMAS Y AVERÍAS EN LOS ÚLTIMOS TRAMOS DE FIBRA, según reivindicación 1ª, caracterizado porque cuando la UTR (13) se enfrenta a un emulador OLT (12) permite la caracterización o el timbrado de una arquitectura PON testeando la atenuación de todas las ramas hasta el recinto de ICT (10) , así como el establecimiento y comprobación de los procedimientos de negociación basados en el protocolo utilizado en la PON.

3ª. SISTEMA PARA LA CERTIFICACIÓN DE UNA RED ÓPTICA PASIVA Y PARA LA DETECCIÓN DE PROBLEMAS Y AVERÍAS EN LOS ÚLTIMOS TRAMOS DE FIBRA, según reivindicación 1ª, caracterizado porque cuando la UTR (13) se enfrenta a una OLT en explotación (1) , permite verificar la instalación del último tramo de fibra (6) que conecta el recinto de ICT (10) con la roseta de usuario (8) chequeando parámetros físicos como la potencia recibida y el nivel de reflexiones, parámetros de la capa de enlace como la negociación y la tasa de error de bit y parámetros de nivel de servicios testeando la calidad de servicio (QoS) y la calidad de experiencia (QoE) , todo ello sin perturbar el tráfico del resto de usuarios de la PON.

4ª. SISTEMA PARA LA CERTIFICACIÓN DE UNA RED ÓPTICA PASIVA Y PARA LA DETECCIÓN DE PROBLEMAS Y AVERÍAS EN LOS ÚLTIMOS TRAMOS DE FIBRA, según reivindicación 1ª, caracterizado porque cuando la UTR (13) se enfrenta a una OLT en explotación (1) , permite la detección de fallos y averías ante reclamaciones de clientes en un circuito de acceso en explotación chequeando parámetros físicos como la potencia recibida y el nivel de reflexiones, parámetros de la capa de enlace como la negociación y la tasa de error de bit y

parámetros de nivel de servicios testeando la calidad de servicio (QoS) y la calidad de experiencia (QoE) , todo ello sin perturbar el tráfico del resto de usuarios de la PON.