Procedimiento de diagnóstico y chip de diagnóstico para determinar al ancho de banda de fibras ópticas.

Procedimiento para determinar el ancho de banda de al menos una fibra óptica,

que comprende los pasossiguientes:

- acoplar luz de una frecuencia de modulación prefijada y una potencia óptica prefijada con la fibra óptica,

- medir un primer nivel de señal en función de la potencia óptica de la luz conducida a través de la fibra óptica,

- medir un segundo nivel de señal en función de la potencia óptica de la luz 5 conducida a través de la fibra óptica,

y

- obtener el ancho de banda de la fibra óptica en función de la potencia óptica prefijada y/o de los niveles deseñal primero y segundo medidos empleando una especificación predeterminada que describe elcomportamiento de atenuación de la fibra óptica en función de la frecuencia,

presentando la luz acoplada sustancialmente la misma frecuencia de modulación al medir el primer nivel de señal yal medir el segundo nivel de señal

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E07016712.

Solicitante: PHOENIX CONTACT GMBH & CO. KG.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: FLACHSMARKTSTRASSE 8 32825 BLOMBERG ALEMANIA.

Inventor/es: PAPE, ANDREAS.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • G01M11/00 SECCION G — FISICA.G01 METROLOGIA; ENSAYOS.G01M ENSAYO DEL EQUILIBRADO ESTATICO O DINAMICO DE MAQUINAS O ESTRUCTURAS; ENSAYO DE ESTRUCTURAS O APARATOS, NO PREVISTOS EN OTRO LUGAR.Ensayo de aparatos ópticos; Ensayo de aparatos y estructuras por métodos ópticos, no previstos en otro lugar.
  • H04B10/08

PDF original: ES-2397533_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Procedimiento de diagnóstico y chip de diagnóstico para determinar el ancho de banda de fibras ópticas.

La invención concierne en general a la transmisión óptica de datos y en particular a un procedimiento y un dispositivo de diagnóstico de fibras ópticas.

Para cableados troncales y en relación con la Ethernet rápida y la Ethernet de gigabits resultan ser cada vez más interesante los cableados a base de cables ópticos. La transmisión de señales en fibras ópticas, también denominadas conductores de ondas luminosas (LWL) , se efectúa unidireccionalmente por medio de impulsos de luz, es decir, solamente en una dirección, por lo que se emplean típicamente al menos dos fibras ópticas por cada cable. Los impulsos de luz se acoplan generalmente con la fibra por medio de un diodo láser o un diodo de luminiscencia.

Las ventajas de la transmisión óptica de datos residen en la alta tasa de transmisión obtenible y en el elevado alcance, así como en la insensibilidad frente a radiación electromagnética, la seguridad contra escucha y la estabilidad frente al calor y las influencias climatológicas. A través de los delgados conductores interiores se pueden tender, además, cables ópticas en forma flexible.

Aparte de fibras puras de vidrio, han encontrado una gran difusión las fibras ópticas de polímeros debido a los menores costes. Las fibras ópticas de polímeros se denominan fibras POF (Plastic Optical Fiber - fibra óptica de plástico) y son fibras puras de plástico que constan de un núcleo y una envolvente transparentes, presentando la envolvente un menor índice de refracción que el material del núcleo. Como material del núcleo se utilizan polímeros tales como polimetilmetacrilato o policarbonato. Aparte de las fibras puramente polímeras, entre las fibras ópticas polímeras se cuentan también fibras híbridas que presentan una combinación de fibra de vidrio y envoltura de plástico, tal como, por ejemplo, la fibra HCS (Hard Polymer Cladded Silica - sílice revestida de polímero duro) .

La distancia que se puede puentear directamente con conductores de ondas luminosas está limitada por diferentes efectos de dispersión y diseminación. Depende del ancho de banda a transmitir y, por tanto, se la indica típicamente como el producto de ancho de banda-longitud. Frente a fibras de vidrio, las fibras de polímero, tales como POF o HCS, presentan valores de atenuación netamente mayores. Los sistemas de fibras POF o HCS se hacen funcionar con longitudes de trayecto de 50 ó 100 m y tasas de datos de 100 Mbits/s o 125 MBd, ya en el borde de sus posibilidades técnicas. Para garantizar una transmisión de datos segura, un diagnóstico de las fibras ópticas del trayecto de transmisión es hoy en día un procedimiento usual.

Un procedimiento de diagnóstico de trayectos ópticos de conductores de ondas luminosas, especialmente para el diagnóstico óptico en el Interbus, es conocido, por ejemplo, por el documento DE 42 17 899 C2. El procedimiento allí descrito sirve para la optimización del sistema de trayectos de transmisión LWL durante la puesta en funcionamiento y prevé una variación de la potencia de emisión óptica de un receptor de emisión hasta que la señal óptica recibida en el lado contrario satisfaga los requisitos del sistema.

Se conoce por el documento EP 1 227 604 A2 un procedimiento en el que se determina para un trayecto óptico de transmisión su reserva de nivel actual hasta el límite de sensibilidad, es decir, entre la potencia de emisión actual del emisor y el límite de sensibilidad actual del receptor.

El diagnóstico óptico según este estado de la técnica se dirige al objetivo de diagnosticar la atenuación de trayectos ópticos de conexión para deducir de ello una transmisión segura. Esto es suficiente también en sistemas de baja tasa de bits. No obstante, a tasas de datos a partir de 100 Mbits/s en fibras (POF) y (HCS) de polímero el factor limitativo para una transmisión sin fallos ya no es la atenuación del cable, sino el ancho de banda del cable. Sin embargo, este ancho de banda no se puede comprobar automáticamente por medio de los procedimientos actualmente conocidos. Otra desventaja de sistemas conocidos reside en que no puede establecerse automáticamente el tipo de fibra empleado, tal como, por ejemplo, POF o HCS, que es apto para funcionar en la misma interfaz. Esto repercute también desventajosamente en el diagnóstico de atenuación, ya que tipos de fibras diferentes presentan también un comportamiento de atenuación diferente y, por tanto, se tienen que valorar de manera diferente los datos de diagnóstico. Típicamente, el tipo de fibra tiene que indicarse hoy en día manualmente en el software de diagnóstico.

La solicitud de patente alemana 10 2005 016 522.2, presentada el 18 de abril de 2005 por el mismo solicitante de la presente invención, respecto de la cual constituye un desarrollo adicional la presente invención, se basaba en el problema de indicar un modo referente a cómo se puede mejorar y/o simplificar el diagnóstico de fibras o cables ópticos. En particular, el problema consistía en indicar un procedimiento y un dispositivo para la determinación sencilla y barata del ancho de banda de fibras ópticas, así como indicar un modo de optimización del sistema de trayectos ópticos de transmisión de datos.

A este fin, se proponía un procedimiento para determinar el ancho de banda de al menos una fibra óptica con los pasos de acoplar luz de una primera potencia óptica y una primera frecuencia de modulación con la fibra óptica, medir un primer nivel de señal en función de la potencia óptica de la luz de la primera frecuencia de modulación conducida a través de la fibra óptica, acoplar luz de una segunda potencia óptica y una segunda frecuencia de modulación con la fibra óptica, medir un segundo nivel de señal en función de la potencia óptica de la luz de la segunda frecuencia de modulación conducida a través de la fibra óptica, y obtener el ancho de banda de la fibra óptica en función de la primera y la segunda potencias ópticas acopladas y/o el primero y el segundo niveles ópticos medidos empleando una especificación predeterminada que describe el comportamiento de atenuación de la fibra óptica en función de la frecuencia.

Siempre que no se indique otra cosa en lo que sigue, el término frecuencia se emplea en el sentido de una frecuencia de modulación de una señal óptica.

El principio del procedimiento según la solicitud de patente alemana 10 2005 016 522.2 preveía sustancialmente determinar la atenuación de dos señales ópticas de frecuencia diferente y obtener a partir de ella el ancho de banda de la fibra óptica con ayuda de una respuesta de frecuencia característica ya conocida de la atenuación de dicha fibra.

Por atenuación han de entenderse las pérdidas de la luz que circula por la fibra óptica. La atenuación se expresa típicamente como diez veces el logaritmo de la relación de la potencia óptica en la entrada y la salida de la fibra óptica:

en donde Eingang significa entrada y Ausgang significa salida.

La atenuación es originada principalmente por los procesos físicos de absorción y dispersión, así como por deflexión mecánica.

En fibras ópticas que presentan una característica pasabajos, el ancho de banda corresponde a la frecuencia de modulación a la que la potencia luminosa, comparada con el valor a la frecuencia cero, ha caído ópticamente en 50% o 3 dB.

Para aumentar la exactitud del procedimiento según la solicitud de patente alemana 10 2005 016 522.2, las señales de la primera y la segunda frecuencias presentaban ventajosamente una atenuación fuertemente diferente dependiente de la frecuencia.

Ventajosamente, se había previsto que la primera frecuencia fuera más pequeña, especialmente al menos en el factor 10, especialmente al menos en el factor 100, que el ancho de banda de la fibra óptica y que la atenuación de la fibra óptica en función de la frecuencia fuera sustancialmente cero a la primera frecuencia, ya que en este supuesto se simplifica netamente la especificación de cálculo para obtener el ancho de banda.

La segunda frecuencia estaba ventajosamente en el dominio del ancho de banda de la fibra óptica, estando convenientemente la segunda frecuencia en el dominio del ancho de banda idealmente esperable de la fibra óptica y, por tanto, típicamente por encima del ancho de banda real, de modo que la señal de la segunda frecuencia experimenta una atenuación más fuerte que la señal de la primera frecuencia. En particular, se había previsto que la fibra óptica presentara una atenuación en función de la frecuencia para luz circulante de la segunda frecuencia, que estuviera... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Procedimiento para determinar el ancho de banda de al menos una fibra óptica, que comprende los pasos siguientes:

- acoplar luz de una frecuencia de modulación prefijada y una potencia óptica prefijada con la fibra óptica,

- medir un primer nivel de señal en función de la potencia óptica de la luz conducida a través de la fibra óptica,

- medir un segundo nivel de señal en función de la potencia óptica de la luz conducida a través de la fibra óptica,

y

- obtener el ancho de banda de la fibra óptica en función de la potencia óptica prefijada y/o de los niveles de

señal primero y segundo medidos empleando una especificación predeterminada que describe el

comportamiento de atenuación de la fibra óptica en función de la frecuencia,

presentando la luz acoplada sustancialmente la misma frecuencia de modulación al medir el primer nivel de señal y al medir el segundo nivel de señal.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que el acoplamiento de luz con la fibra óptica comprende

-el acoplamiento de una primera luz de una primera potencia óptica con la fibra óptica y

-el acoplamiento de una segunda luz de una segunda potencia óptica con la fibra óptica, presentando la frecuencia de modulación de la primera luz y la frecuencia de modulación de la segunda luz sustancialmente el mismo valor, y

-efectuándose la medición del primer nivel de señal en función de la potencia óptica de la primera luz conducida a través de la fibra óptica y

-efectuándose la medición de segundo nivel de señal en función de la potencia óptica de la segunda luz conducida a través de la fibra óptica.

3. Procedimiento según la reivindicación 2, en el que la primera potencia óptica y la segunda potencia óptica presentan valores predeterminados.

4. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 2 ó 3, en el que la primera potencia óptica y la segunda potencia óptica son sustancialmente iguales.

5. Procedimiento según la reivindicación 2, en el que

-se varía la primera potencia óptica hasta que el primer nivel de señal medido alcance un primer valor umbral predeterminado y

-se varía la segunda potencia óptica hasta que el segundo nivel de señal medido alcance un segundo valor umbral predeterminado.

6. Procedimiento según la reivindicación 5, en el que el primero y el segundo valores umbral son sustancialmente iguales.

7. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la especificación predeterminada que describe el comportamiento de atenuación de la fibra óptica en función de la frecuencia es una función pasabajos gaussiana.

8. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la al menos una fibra óptica comprende un polímero y/o un vidrio, estando configurada especialmente como una fibra POF o HCS.

9. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la frecuencia de modulación está situada aproximadamente en el ancho de banda de la fibra óptica.

10. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la frecuencia de modulación de la primera luz y la frecuencia de modulación de la segunda luz están situadas por encima del ancho de banda de la fibra óptica.

11. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la medición del primer nivel de señal comprende la determinación de una potencia luminosa promediada (AVG) .

12. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la medición del segundo nivel de señal comprende la medición de la amplitud de la señal óptica modulada según el procedimiento OMA (Optical Modulated Amplitude - amplitud óptica modulada) .

13. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la medición de los niveles de señal primero y/o segundo se efectúa por medio de un transceptor óptico que presenta una interfaz DMI (Diagnostic Monitoring Interface - interfaz de vigilancia diagnóstica) según SFF-8472.

14. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la luz conducida por la fibra óptica comprende una señal de datos que presenta alternativamente los valores de bit 1 y 0.

15. Procedimiento según la reivindicación 14, en el que la señal de datos es una señal IDLE (LIBRE) según el estándar de la red, especialmente según 10Base-FL o 100Base-FX.

16. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende también los pasos de

- obtener la longitud de la fibra óptica por medio de una medición del tiempo de propagación, -determinar el producto de ancho de banda-longitud de la fibra óptica a partir del ancho de banda obtenido y la longitud obtenida de la fibra óptica.

17. Procedimiento según la reivindicación 16, que comprende también

- determinar el tipo de fibra óptica en función del producto de ancho de banda-longitud por medio de intervalos de valores archivados del producto de ancho de banda-longitud para al menos dos tipos de fibra diferentes.

18. Procedimiento para establecer una conexión de comunicación de datos entre un primero y un segundo terminales que están conectados uno con otro por medio de un trayecto óptico de transmisión de datos dotado de al menos una fibra óptica, cuyo procedimiento comprende la inicialización de la conexión, comprendiendo la inicialización la obtención del ancho de banda de la al menos una fibra óptica según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 17.

19. Procedimiento según la reivindicación 18, en el que el trayecto óptico de transmisión de datos comprende un primer transceptor óptico en el primer extremo del trayecto y un segundo transceptor óptico en el segundo extremo del trayecto, los cuales están conectados a través de una primera y una segunda fibras ópticas para las dos direcciones de transmisión, y en el que se obtiene el ancho de banda de la primera y la segunda fibras ópticas.

20. Procedimiento según la reivindicación 19, en el que se efectúa sucesivamente la obtención del ancho de banda de la primera y la segunda fibras ópticas.

21. Procedimiento según la reivindicación 19, en el que se efectúa sustancialmente al mismo tiempo la obtención del ancho de banda de la primera y la segunda fibras ópticas.

22. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 18 a 21, en el que la inicialización de la conexión comprende el paso de adaptar automáticamente la tasa de transmisión de la comunicación de datos en función del ancho de banda obtenido de la al menos una fibra óptica.

23. Procedimiento de comunicación de datos entre un primero y un segundo terminales que están conectados uno con otro por medio de un trayecto óptico de transmisión de datos dotado de al menos una fibra óptica, cuyo procedimiento comprende la obtención del ancho de banda de la al menos una fibra óptica según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 17 en una conexión de comunicación existente entre el primero y el segundo abonados.

24. Procedimiento según la reivindicación 23, en el que se repite a intervalos de tiempo prefijados la obtención del ancho de banda de la al menos una fibra óptica.

25. Componente electrónico para uso en un trayecto óptico de transmisión de datos que presenta al menos una fibra óptica, especialmente configurado como un circuito de mando integrado, concebido para la realización de un procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, cuyo componente comprende unos medios de cálculo de un valor para el ancho de banda de una fibra óptica en función de un primero y un segundo niveles de señal empleando un algoritmo que se basa en una especificación predeterminada, describiendo la especificación el comportamiento de atenuación de la fibra óptica en función de la frecuencia, estando concebido el componente para medir la potencia luminosa media (AVG) de una señal óptica y la amplitud de una señal óptica modulada (OMA; Optical Modulated Amplitude - amplitud óptica modulada) .


 

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