Dispositivo receptor óptico adaptativo y método asociado.

Un dispositivo receptor óptico adaptativo, que comprende:

un convertidor óptico-eléctrico para recibir señales ópticas y convertirlas en señales eléctricas;

un circuito de polarización para proporcionar una polarización para un punto operativo de corriente continuade dicho convertidor óptico-eléctrico;

un amplificador de control automático de ganancia (AGC) y de transimpedancia (TIA) para amplificarseñales de salida de dicho convertidor óptico-eléctrico y ajustar amplitudes de las señales amplificadas;un amplificador de limitación (LIA), para conformar las señales amplificadas recibidas del amplificador deganancia automática y de transimpedancia; y

un circuito de recuperación de datos y temporización (CDR) para extraer datos y temporización de lasseñales amplificadas conformadas proporcionadas de salida por el amplificador de limitación,caracterizado porque

el dispositivo comprende:

un primer amplificador de limitación (LIA 1) y un segundo amplificador de limitación (LIA 2),conectado cada uno separadamente para recibir y conformar las señales amplificadas recibidas dedicho amplificador de control automático de ganancia y de transimpedancia;

un primer circuito de recuperación de datos y temporización (circuito CDR 1) y un segundo circuitode recuperación de datos y temporización (circuito CDR 2) para extraer datos y temporización deseñales proporcionadas de salida por dicho primer amplificador de limitación y dicho segundoamplificador de limitación, respectivamente;

un primer circuito demultiplexor y de detección de calidad de señal (DEMUX y detección de calidadde señal 1) y un segundo circuito demultiplexor y de detección de calidad de señal (DEMUX ydetección de calidad de señal 2) para detectar en tiempo real la calidad de señal de las señalesproporcionadas de salida por el primer circuito de recuperación de datos y temporización y elsegundo circuito de recuperación de datos y temporización, respectivamente;

una unidad de conmutación sin pérdidas para seleccionar un canal principal para proporcionarsalidas a un circuito post-etapa sobre la base de la calidad de señal de dicho primer circuitodemultiplexor y de detección de calidad de señal y dicho segundo circuito demultiplexor y dedetección de calidad de señal, tomar el otro canal como canal en espera, y cambiar en tiempoentre el canal principal y el canal en espera de acuerdo con señales de control;

una unidad de control para controlar cada componente en dicho canal principal, dicho circuito depolarización y dicha unidad de conmutación sin pérdidas, y controlar cada componente en dichocanal en espera para optimizar señales en este canal en tiempo real.

Dispositivo receptor óptico adaptativo y método asociado

Campo técnico

La invención se refiere a un sistema de transmisión óptica, especialmente a un dispositivo receptor óptico adaptativo en tiempo real sin pérdidas y al método asociado en el sistema óptico de transmisión.

Antecedentes de la técnica Un sistema óptico de transmisión usa un receptor óptico para recibir el servicio transmitido, tal como la señal STM16 (del inglés “Synchronous Transport Module”, módulo de transporte síncrono) y la señal STM-64, con la velocidad de 2488, 320 Mb/s y 9953, 280 Mb/s, respectivamente. En general en sistemas ópticos de transmisión SDH (del inglés “Synchronous Digital Hierarchy”, jerarquía digital síncrona) y WDM (del inglés “Wavelength Division Multiplexing”, multiplexación por división de longitud de onda) , el punto operativo del receptor no variará con el tiempo. Al empezar a operar, el rendimiento del receptor puede ser establecido como óptimo de acuerdo con el estado operativo de la línea. Sin embargo, con el paso del tiempo, cambios de otros diversos factores llevarán al resultado de que el rendimiento de recepción del receptor no es óptimo.

El envejecimiento de un láser hará que el punto operativo del láser cambie con el tiempo, y llevará al cambio del rendimiento de transmisión, resultando con ello en el deterioro del diagrama de ojo de la señal en el receptor.

En un sistema óptico de transmisión SDH y WDM de larga distancia, debido a la variación de la atenuación de la línea, el envejecimiento de amplificadores de fibra dopada con erbio (EDFA, del inglés “Erbium Doped Fiber Amplifier”) , y el incremento/reducción del número de canales WDM, la potencia óptica inyectada en la fibra óptica es diferente. Debido a diferentes efectos no lineales de fibra óptica, cuando la señal óptica llega al receptor, la señal recibida cambiará. Cuanto mayor sea la velocidad de modulación de la señal, mayor será la influencia de este tipo de efecto no lineal de fibra óptica.

En un sistema óptico de transmisión SDH y WDM de larga distancia, el envejecimiento de amplificadores EDFA y la variación de la atenuación de la línea harán que la relación señal/ruido (SNR, del inglés “Signal to Noise Ratio”) de la señal en el receptor variará continuamente.

En el sistema óptico de comunicación con la velocidad de 10 Gb/s o superior, se usa frecuentemente un dispositivo de compensación de dispersión para compensar la dispersión de la fibra óptica de la línea. Sin embargo, la dispersión de la fibra óptica de la línea variará ligeramente con el tiempo, y la dispersión residual en el receptor varía continuamente con el tiempo, lo que también traerá consigo la variación de la señal en el receptor.

En resumen, estos factores anteriores ilustran que, con el paso del tiempo, la calidad de las señales que llegan al receptor tras haber sido transmitidas por la línea variará constantemente. Para este tipo de señales que varían constantemente, cómo recibirlas adaptativamente es uno de los puntos clave en esta técnica.

En el sistema óptico de transmisión existente, un receptor consta usualmente de un convertidor óptico-eléctrico, un amplificador de control automático de ganancia (AGC, del inglés “Automatic Gain Control”) , un amplificador de limitación, un circuito de reajuste de temporización/datos, etc., y su estructura se muestra en la figura 1. Aunque el nivel de decisión y el tiempo de decisión de este tipo de receptor pueden ser optimizados de acuerdo con la señal original, se mantienen invariables en el transcurso del funcionamiento; o pueden ser optimizados de acuerdo con una táctica de control simple, pero si la táctica no es escogida adecuadamente, puede producirse un error de bits en el transcurso de la optimización.

Para la variación de la señal recibida, hay muchos métodos para recibir adaptativamente. Actualmente, el método de uso común para recibir adaptativamente es aplicar control de realimentación para el receptor usando corrección de errores sin canal de retorno (FEC, del inglés “Forward Error Correction”) , y conseguir de este modo una recepción adaptativa en tiempo real. El diagrama de bloques de principio se muestra en la figura 2. El receptor puede ser controlado adaptativamente usando corrección FEC para detectar la tasa de error de bits. Este tipo de método en el que el receptor detecta el error de bits usando corrección FEC optimiza continuamente el nivel de decisión y el tiempo de decisión del receptor para conseguir una recepción adaptativa. Para la recepción adaptativa en este método, la optimización es realizada para la señal actualmente usada. Con el fin de asegurar que la señal tras la decodificación FEC no tiene ningún error de bits, la táctica de optimización debe escogerse cuidadosamente de modo que haya pocos errores de bits antes de la corrección FEC en el transcurso de la optimización; adicionalmente, este tipo de método de optimización puede ser realizado sólo bajo la condición de poco error de bits, y el tiempo de optimización es largo. Por otro lado, si la recepción adaptativa es realizada usando la técnica FEC, la anchura de banda del receptor no puede ser optimizada para señales diferentes, y hay cierta limitación al usar esta técnica.

El documento US2004/086275 da a conocer un método para determinar el valor de un bit de datos actual en un flujo de datos óptico por reducción de interferencia causada por N bits previos. El método incluye recibir una señal eléctrica derivada del flujo de datos óptico, y crear X canales para tomar decisiones tentativas en cuanto al valor del bit de datos actual, donde X=2N. El procesamiento de los X canales es llevado a cabo por un dispositivo optoelectrónico de reducción de interferencia que procesa el flujo de datos único para determinar sucesivamente el valor de cada bit de datos actual en el flujo de datos de acuerdo con el valor determinado para los N bits previos en cada caso.

Optimizar sólo el nivel de decisión y el tiempo de decisión del receptor llevará a una decisión incorrecta en el transcurso de la optimización, y resultará así en error de bits innecesario. Adicionalmente, hay muchas situaciones en las que no se usa corrección FEC en sistemas ópticos de transmisión actuales. Por lo tanto, se requiere un método de recepción para adaptarse a la variación de la señal sin ninguna pérdida en tiempo real en sistemas ópticos de transmisión.

Sumario de la invención El objetivo de la invención es proporcionar un dispositivo receptor óptico adaptativo y un método asociado para superar las desventajas de la técnica anterior y para recibir señales variables en sistemas ópticos de transmisión de forma adaptativa sin pérdidas en tiempo real.

Con el fin de conseguir el objetivo anterior, se proporciona un dispositivo receptor óptico adaptativo de acuerdo con un aspecto de la invención, que incluye: un convertidor óptico-eléctrico para recibir una señal óptica y convertirla en una señal eléctrica; un amplificador AGC y de transimpedancia para amplificar la señal de salida del convertidor óptico-eléctrico anterior y ajustar la amplitud de la señal amplificada; un circuito de polarización para proporcionar polarización para el punto operativo de corriente continua (CC) del convertidor óptico-eléctrico anterior; el dispositivo incluye además: un primer amplificador de limitación y un segundo amplificador de limitación, que se usan para amplificar las señales de salida con menor amplitud del amplificador AGC y de transimpedancia anterior y conformarlas para la salida, respectivamente; un primer circuito de recuperación de datos y temporización y un segundo circuito de recuperación de datos y temporización que son usados para extraer los datos y la temporización de las señales de salida del primer amplificador de limitación y del segundo amplificador de limitación, respectivamente; un primer circuito demultiplexor y de detección de calidad de señal y un segundo circuito demultiplexor y de detección de calidad de señal, que son usados para detectar en tiempo real la calidad de las señales de salida del primer circuito de recuperación de datos y temporización y del segundo circuito de recuperación de datos y temporización, respectivamente; una unidad de conmutación sin pérdidas, que es usada para seleccionar un canal principal para proporcionar salidas al circuito post-etapa de acuerdo con la calidad de señal del primer circuito demultiplexor y de detección de calidad de señal y del segundo circuito demultiplexor y de detección de calidad de señal anteriores, tomar otro canal como canal... [Seguir leyendo]

1. Un dispositivo receptor óptico adaptativo, que comprende:

un convertidor óptico-eléctrico para recibir señales ópticas y convertirlas en señales eléctricas;

un circuito de polarización para proporcionar una polarización para un punto operativo de corriente continua de dicho convertidor óptico-eléctrico;

un amplificador de control automático de ganancia (AGC) y de transimpedancia (TIA) para amplificar señales de salida de dicho convertidor óptico-eléctrico y ajustar amplitudes de las señales amplificadas;

un amplificador de limitación (LIA) , para conformar las señales amplificadas recibidas del amplificador de ganancia automática y de transimpedancia; y

un circuito de recuperación de datos y temporización (CDR) para extraer datos y temporización de las señales amplificadas conformadas proporcionadas de salida por el amplificador de limitación,

caracterizado porque el dispositivo comprende:

un primer amplificador de limitación (LIA 1) y un segundo amplificador de limitación (LIA 2) , conectado cada uno separadamente para recibir y conformar las señales amplificadas recibidas de dicho amplificador de control automático de ganancia y de transimpedancia;

un primer circuito de recuperación de datos y temporización (circuito CDR 1) y un segundo circuito de recuperación de datos y temporización (circuito CDR 2) para extraer datos y temporización de señales proporcionadas de salida por dicho primer amplificador de limitación y dicho segundo amplificador de limitación, respectivamente;

un primer circuito demultiplexor y de detección de calidad de señal (DEMUX y detección de calidad de señal 1) y un segundo circuito demultiplexor y de detección de calidad de señal (DEMUX y detección de calidad de señal 2) para detectar en tiempo real la calidad de señal de las señales proporcionadas de salida por el primer circuito de recuperación de datos y temporización y el segundo circuito de recuperación de datos y temporización, respectivamente;

una unidad de conmutación sin pérdidas para seleccionar un canal principal para proporcionar salidas a un circuito post-etapa sobre la base de la calidad de señal de dicho primer circuito demultiplexor y de detección de calidad de señal y dicho segundo circuito demultiplexor y de detección de calidad de señal, tomar el otro canal como canal en espera, y cambiar en tiempo entre el canal principal y el canal en espera de acuerdo con señales de control;

una unidad de control para controlar cada componente en dicho canal principal, dicho circuito de polarización y dicha unidad de conmutación sin pérdidas, y controlar cada componente en dicho canal en espera para optimizar señales en este canal en tiempo real.

2. El dispositivo según la reivindicación 1, que comprende además:

un primer filtro dinámico y un segundo filtro dinámico para filtrar dinámicamente señales proporcionadas de salida por dicho amplificador de control automático de ganancia y de transimpedancia y para proporcionar de salida las señales filtradas a dicho primer amplificador de limitación (LIA 1) y dicho segundo amplificador de limitación (LIA 2) , respectivamente.

3. El dispositivo según la reivindicación 1 ó 2, en que dicha unidad de control usa señales de detección de calidad de señal para controlar dicho primer circuito demultiplexor y de detección de calidad de señal (DEMUX y detección de calidad de señal 1) y dicho segundo circuito demultiplexor y de detección de calidad de señal (DEMUX y detección de calidad de señal 2) para detectar en tiempo real la calidad de señal de las señales proporcionadas de salida por dicho primer circuito de recuperación de datos y temporización y dicho segundo circuito de recuperación de datos y temporización.

4. El dispositivo según la reivindicación 1, 2 ó 3, en que dicho primer circuito demultiplexor y de detección de calidad de señal y dicho segundo circuito demultiplexor y de detección de calidad de señal envían los resultados de detección de la calidad de señal del canal principal y del canal en espera de vuelta a dicha unidad de control, respectivamente.

5. El dispositivo según la reivindicación 3 ó 4, en que dicha unidad de control controla la optimización de cada componente en el canal en espera de acuerdo con el resultado de detección de la calidad de señal de dicho canal en espera.

6. El dispositivo según la reivindicación 5, en que tras terminar la optimización de señales en el canal en espera, dicha unidad de control compara los resultados de detección de calidad de señal retroalimentados respectivamente por dicho primer circuito demultiplexor y de detección de calidad de señal y dicho segundo circuito demultiplexor y de detección de calidad de señal y, si la calidad de señal de dicho canal en espera es mejor que la del canal principal, o la calidad de señal de dicho canal principal disminuye hasta un umbral especificado mientras que la calidad de señal de dicho canal en espera tras la optimización es mejor que el umbral especificado, dicha unidad de control informa a dicha unidad de conmutación sin pérdidas para realizar la conmutación entre los canales principal y en espera.

7. El dispositivo según cualquier reivindicación precedente, en que dicha unidad de control usa señales de control de conmutación para controlar la unidad de conmutación sin pérdidas para realizar la conmutación entre los canales principal y en espera.

8. El dispositivo según cualquier reivindicación precedente, en que la detección de calidad para señales recibidas realizada por dicho primer circuito demultiplexor y de detección de calidad de señal y dicho segundo circuito demultiplexor y de detección de calidad de señal consiste en detectar la tasa de error de bits de las señales recibidas.

9. El dispositivo según la reivindicación 8, en que dicha unidad de control compara la tasa de error de bits del canal principal detectada con un umbral de tasa de error de bits especificado, y si la tasa de error de bits del canal principal es menor que el umbral de tasa de error de bits mientras que la calidad de señal de dicho canal en espera tras la optimización es mejor que el umbral de tasa de error de bits, dicha unidad de control controla dicha unidad de conmutación sin pérdidas para realizar una conmutación entre los canales principal y en espera.

10. El dispositivo según las reivindicaciones 1 a 7, en que la detección de calidad para señales recibidas realizada por dicho primer circuito demultiplexor y de detección de calidad de señal y dicho segundo circuito demultiplexor y de detección de calidad de señal consiste en detectar el factor Q de las señales recibidas.

11. El dispositivo según la reivindicación 10, en que dicha unidad de control compara el factor Q del canal principal detectado con un umbral de factor Q especificado, y si el factor Q de dicho canal principal es menor que el umbral del factor Q mientras que el factor Q de dicho canal en espera es mayor que el umbral del factor Q, dicha unidad de control controla dicha unidad de conmutación sin pérdidas para realizar la conmutación entre los canales principal y en espera.

12. El dispositivo según cualquier reivindicación precedente, en que dicha unidad de conmutación sin pérdidas es implementada sobre la base de señales con estructura de trama SDH.

13. El dispositivo según la reivindicación 12, en que dicha unidad de conmutación sin pérdidas comprende:

un primer módulo de sincronización de trama y un segundo módulo de sincronización de trama para conducir una búsqueda de trama SDH para señales proporcionadas de salida por dicho primer circuito demultiplexor y de detección de calidad de señal y dicho segundo circuito demultiplexor y de detección de calidad de señal, respectivamente;

un módulo de control de alineamiento de datos para recibir y alinear señales proporcionadas de salida por el primer módulo de sincronización de trama y el segundo módulo de sincronización de trama cuando las señales proporcionadas de salida por estos dos módulos tienen retardos temporales diferentes;

un primer módulo FIFO y un segundo módulo FIFO para almacenar temporalmente las señales procedentes de dicho primer módulo de sincronización de trama y dicho segundo módulo de sincronización de trama o las señales procedentes de dicho módulo de alineamiento de datos de acuerdo con una posición establecida del puntero de escritura/lectura;

un circuito de selección de canal para conmutar y proporcionar de salida señales almacenadas temporalmente en dicho primer módulo FIFO y dicho segundo módulo FIFO respectivamente bajo el control de las señales de control de conmutación, el momento de conmutación es para la posición de la información de sincronización de trama o información redundante de las señales para llevar a cabo una conmutación sin pérdidas.

14. Un método de recepción óptico adaptativo que usa el dispositivo receptor óptico adaptativo según la reivindicación 1, caracterizado porque este método usa dos conjuntos de amplificadores de limitación y circuitos de recuperación de datos y temporización independientes para procesar señales recibidas respectivamente, una unidad de conmutación sin pérdidas selecciona un canal con buena calidad de señal como canal principal, y toma el otro

como canal en espera; mientras tanto, una unidad de control controla en tiempo real la optimización de señales en el canal en espera, y se realiza la conmutación entre los canales principal y en espera cuando la calidad de señal en el canal principal empeora.

15. El método según la reivindicación 14, que comprende los pasos de:

seleccionar el canal principal para procesar señales ópticas recibidas por parte de dicha unidad de conmutación sin pérdidas (510) ;

vigilar la calidad de señal en el canal principal y el canal en espera en tiempo real (515) ;

optimizar el amplificador de limitación y el circuito de recuperación de datos y temporización en el canal en espera actual para optimizar la calidad de señal en el canal en espera bajo el control de la unidad de control (520) ;

comparar la calidad de señal entre dicho canal principal y dicho canal en espera (525) ;

realizar la conmutación entre el canal principal y el canal en espera por parte de dicha unidad de conmutación sin pérdidas cuando la calidad de señal en el canal principal es peor que la calidad de señal en el canal en espera tras la optimización o la calidad de señal en dicho canal principal disminuye hasta un umbral especificado mientras que la calidad de señal en el canal en espera tras la optimización es mejor que este umbral (530) ;

proporcionar de salida las señales que han sido procesadas desde dicho canal principal (535) .

16. El método según la reivindicación 15, en que dicho dispositivo comprende además un primer filtro dinámico y un segundo filtro dinámico, caracterizado porque dicho paso de optimización comprende además:

optimizar el filtro dinámico, el amplificador de limitación y el circuito de recuperación de datos y temporización en el canal en espera actual bajo el control de la unidad de control para optimizar la calidad de señal en el canal en espera (620) .

17. El método según la reivindicación 15, en que antes de dicho paso de selección, está incluido también el siguiente paso:

preestablecer parámetros para cada componente en el dispositivo receptor óptico adaptativo (505) .

18. El método según la reivindicación 17, en que dicho dispositivo incluye además un primer filtro dinámico y un segundo filtro dinámico, caracterizado porque dicho paso de preestablecer los parámetros incluye también:

preestablecer parámetros para dicho primer filtro dinámico y dicho segundo filtro dinámico (605) .