BR102012023106A2 - PMD LOCALIZATION AND ESTIMATE METHOD IN OPTICAL LINES - Google Patents

PMD LOCALIZATION AND ESTIMATE METHOD IN OPTICAL LINES Download PDF

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BR102012023106A2
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Abstract

MÉTODO DE LOCALIZAÇÃO E ESTIMATIVA DE PMD EM ENLANCES ÓPTICOS, baseado na análise do grau de rugosidade de traços de pOTDR obtidos a partir da emissão, por um OTDR (201), de uma sequência de pulsos (301, 304) com diversas larguras temporais, encaminhados a um enlace de fibra óptica (205). O sinal retroespalhado por efeito Rayleigh (207, 208, 210, 211) passa por um polarizador óptico (209) e a rugosidade do seu traço é comparada com um nível de limiar predefinido. Os pulsos são ordenados numa sequência que vai dos pulsos de maior largura temporal (304) para os pulsos de menor largura temporal (301).METHOD OF LOCALIZATION AND ESTIMATION OF PMD IN OPTICAL FLANTS, based on the analysis of the degree of roughness of pOTDR traces obtained from the emission, by an OTDR (201), of a pulse sequence (301, 304) of various temporal widths, routed to a fiber optic link (205). The Rayleigh effect backslash signal (207, 208, 210, 211) passes an optical polarizer (209) and the roughness of its trace is compared to a predefined threshold level. Pulses are ordered in a sequence ranging from the largest time-width pulses (304) to the smallest time-width pulses (301).

Description

MÉTODO DE LOCALIZAÇÃO E ESTIMATIVA DE PMD EM ENLACES ÓPTICOS.METHOD OF LOCALIZATION AND ESTIMATION OF PMD IN OPTICAL LINES.

Campo de aplicação A presente invenção se aplica ao campo da Engenharia de Telecomunicações, referindo-se, especificamente, a um método que possibilita a localização e a estimativa de PMD em diversos tipos de enlaces de fibra óptica utilizando a técnica de pOTDR. Dito método possibilita localizar trechos de elevada PMD em enlaces de fibra óptica instalados em campo, sem que seja necessário desconectar seções dos ditos enlaces.Field of Application The present invention applies to the field of Telecommunications Engineering, specifically referring to a method which enables the location and estimation of PMD in various types of fiber optic links using the pOTDR technique. This method makes it possible to locate high PMD stretches in field-installed fiber optic links, without the need to disconnect sections of said links.

Para um melhor entendimento deste relatório descritivo, apresentam-se a seguir algumas siglas, expressões e termos utilizados no mesmo. DGD (Differential Group Delay) - Atraso diferencial de grupo da fibra, também conhecido por PMD de primeira ordem.For a better understanding of this descriptive report, here are some acronyms, expressions and terms used in it. DGD (Differential Group Delay) - Fiber group differential delay, also known as first order PMD.

Espalhamento Rayleigh - Fenômeno que ocorre quando um feixe ou pulso luminoso colide com uma partícula cujo diâmetro é menor do que o comprimento de onda da luz, resultando no espalhamento desta em direções randômicas.Rayleigh scattering - A phenomenon that occurs when a beam or light pulse collides with a particle whose diameter is smaller than the wavelength of light, resulting in scattering in a random direction.

Retroespalhamento Rayleigh - Refere-se à parcela de luz que sofre espalhamento Rayleigh e é refletida de volta ao ponto de lançamento do pulso luminoso propagante em um enlace de fibra óptica, no caso do objeto da presente invenção, o ponto de lançamento do pulso é um OTDR comercial ou um módulo OTDR. OTDR (Optical Time Domain Reflectometei) - Refletômetro óptico no domínio do tempo. PMD (Polarization Mode Dispersion) - Dispersão do modo de polarização, refere-se às diferenças nas velocidades de propagação de duas polarizações ao longo da fibra óptica, causada por imperfeições e assimetrias no núcleo desta. pOTDR (polarization OTDR) - Refletômetro óptico no domínio do tempo, de sinais polarizados. PPCR - Primeiro pulso com rugosidade SOP (State of Polarization) - Estado de Polarização UPSR - Último pulso sem rugosidade VOS (Variation of Signal) - Variação de Sinal Estado da Técnica O uso de dispersão deslocada e dispersão em fibras compensadoras tem minimizado o efeito de dispersão cromática na largura de banda de um link óptico. A dispersão de modo de polarização (PMD), portanto, tornou-se o fator limitante mais grave nos sistemas de comunicações ópticas de alta velocidade.Rayleigh Backscatter - Refers to the portion of light that undergoes Rayleigh scattering and is reflected back to the release point of the propagating light pulse on a fiber optic link. In the case of the object of the present invention, the release point of the pulse is a Commercial OTDR or an OTDR module. Optical Time Domain Reflectometei (OTDR) - Optical Time Domain Reflectometer. Polarization Mode Dispersion (PMD) - Polarization Mode Dispersion (PMD) refers to the differences in the propagation velocities of two polarizations along the optical fiber, caused by imperfections and asymmetries in its core. pOTDR (OTDR polarization) - Time domain optical reflector of polarized signals. PPCR - First pulse with roughness SOP (State of Polarization) - Polarization state UPSR - Last pulse without roughness VOS (Variation of Signal) - Signal Variation State of the Art The use of displaced dispersion and dispersion in compensating fibers has minimized the effect of chromatic dispersion in the bandwidth of an optical link. Polarization mode dispersion (PMD) has therefore become the most severe limiting factor in high speed optical communication systems.

Existem várias técnicas de medição de PMD, mas elas só permitem medir o valor global e não dão informações sobre a distribuição dos PMD ao longo do comprimento da fibra. Medir a distribuição espacial da PMD, contudo, é importante. Tal medida permitiría, de fato, localizar os trechos ruins em um link óptico, com alto valor de PMD. Isso pode ser essencial no quadro de uma manutenção e atualização de redes. O equipamento mais utilizado para fazer a verificação da qualidade da fibra óptica instalada ou a instalar, em cabos ópticos, é o refletômetro óptico no domínio do tempo (OTDR). O funcionamento do OTDR se baseia na análise da parcela de luz que retorna ao ponto de lançamento do pulso luminoso pelo espalhamento Rayleigh. Para tanto, o OTDR transmite para o enlace de fibra óptica pulsos de uma dada largura temporal e, à medida que a luz se propaga ao longo da fibra, uma parcela da mesma é retroespalhada pelo efeito Rayleigh.There are several PMD measurement techniques, but they only allow the overall value to be measured and do not give information on the distribution of PMDs along the fiber length. Measuring the spatial distribution of PMD, however, is important. Such a measure would, in fact, make it possible to locate the bad portions on an optical link with a high PMD value. This can be essential when maintaining and updating networks. The most commonly used equipment to verify the quality of the installed or to be installed optical fiber in optical cables is the time domain optical reflectometer (OTDR). OTDR's operation is based on the analysis of the portion of light that returns to the release point of the light pulse by Rayleigh scattering. To this end, OTDR transmits pulses of a given time width to the optical fiber link and, as light propagates along the fiber, a portion of it is backscattered by the Rayleigh effect.

Esse sinal retroespalhado de luz é atenuado pelo enlace de fibra óptica e captado pelo OTDR permitindo calcular o coeficiente de atenuação da fibra óptica ao longo de sua extensão. O OTDR mede também as reflexões pontuais geradas ao longo da fibra, sendo essa característica de fundamental importância para a detecção de falhas como, por exemplo, a quebra da fibra, emendas ópticas mal feitas, conexões defeituosas, curvaturas acentuadas, etc.This backscattered light signal is attenuated by the fiber optic link and captured by the OTDR allowing the attenuation coefficient of the optical fiber to be calculated along its length. OTDR also measures point reflections generated along the fiber, and this feature is of fundamental importance for fault detection such as fiber breakage, poorly made optical splices, faulty connections, sharp bends, etc.

Os OTDRs têm sido muito utilizados para o levantamento das características de atenuação da fibra óptica antes e depois de sua instalação, bem como para fins de controle de qualidade em fábricas de fibras e cabos ópticos. Nas operadoras de telecomunicações, os OTDRs são ferramentas valiosas para garantir a manutenção preventiva dos enlaces instalados.OTDRs have long been used for surveying the attenuation characteristics of fiber optics before and after installation, as well as for quality control purposes in fiber and optical cable factories. In telecom operators, OTDRs are valuable tools to ensure preventive maintenance of installed links.

Por outro lado, o OTDR não permite a análise dos estados de polarização do sinal ao longo da fibra. Dita análise é de grande interesse pois permite determinar, por exemplo, trechos de alta PMD em enlaces ópticos. Alguns equipamentos propostos que se destinam a realizar essa análise são aqueles conhecidos como pOTDR {polarization OTDRs). Entretanto tais equipamentos necessitam de detecção dedicada, apresentam complexidade de implementação instrumental ou complexidade no tratamento dos sinais obtidos, como explicado a seguir. A maioria das técnicas propostas para a medição de PMD distribuído é baseada na reflectometria em polarização óptica no domínio do tempo (pOTDR). O conceito de pOTDR foi introduzido na década de 80 (A.Rogers, “Polarization-optical time domain refiectometry: a technique for measurement of filed distributions”, Appled Optics, vol.20/pág. 1060-1074,1981). Tal técnica consiste, basicamente, em medir as propriedades de retroespalhamento de Rayleigh de sinal quando um pulso óptico se propaga na fibra.On the other hand, OTDR does not allow analysis of signal polarization states along the fiber. This analysis is of great interest because it allows to determine, for example, high PMD stretches in optical links. Some proposed equipment intended to perform this analysis are those known as pOTDR (polarization OTDRs). However, such equipment needs dedicated detection, presents complexity of instrumental implementation or complexity in the treatment of the obtained signals, as explained below. Most of the proposed techniques for measuring distributed PMD are based on time domain optical polarization reflectometry (pOTDR). The concept of pOTDR was introduced in the 1980s (A.Rogers, “Polarization-optical time domain refiectometry: a technique for measurement of filed distributions,” Appled Optics, vol.20 / pp. 1060-1074,1981). Such a technique basically consists of measuring the signal Rayleigh backscatter properties when an optical pulse propagates in the fiber.

Desde então foram desenvolvidas algumas técnicas de pOTDR para a caracterização da PMD. A maioria das ditas técnicas permitem uma medição da distribuição de comprimento de batimento de polarização ao longo de um enlace óptico em vez da determinação do valor da PMD propriamente dita.Since then some pOTDR techniques have been developed for PMD characterization. Most of these techniques allow a measurement of the bias stroke length distribution over an optical link rather than determining the PMD value itself.

No entanto, foi desenvolvido um arranjo experimental baseado em pOTDR que permite a medição da PMD acumulada ao longo da fibra (ver H.Sunnerud et al, Polarization Mode Dispersion measurements along installed optical fibers using gated back scattered light and a polarimeter, Journal of Lightwave Technol., vol. 18, pag.897/904, 2000). Todavia, esse método requer medições de pOTDR em vários comprimentos de onda.However, a pOTDR-based experimental arrangement has been developed that allows the measurement of accumulated PMD along the fiber (see H.Sunnerud et al, Polarization Mode Dispersion measurements along installed fibers using gated back scattered light and a polarimeter, Journal of Lightwave Technol., Vol. 18, p. 897/904, 2000). However, this method requires pOTDR measurements at various wavelengths.

Outra técnica baseada na medição do grau de polarização, usando uma configuração de pOTDR foi apresentada por M. Leblanc em “Distributed detection of high PMD sections on installed fibers using a polarization OTDR* (Proc. OFMC 01, pag.155/162, 2001) que está relacionada com o pedido de patente US 2003/0174312. Essa técnica não permite a quantificação da PMD, mas permite obter informações distribuídas sobre o nível da PMD. Além disso, essa técnica exige a medição completa do estado de polarização do sinal retroespalhado.Another technique based on measuring polarization degree using a pOTDR configuration was presented by M. Leblanc in “Distributed detection of high PMD sections on installed fibers using an OTDR * polarization” (Proc. OFMC 01, pag.155 / 162, 2001 ) which is related to US patent application 2003/0174312. This technique does not allow the quantification of the PMD, but allows for distributed information about the PMD level. In addition, this technique requires complete measurement of the bias state of the backscattered signal.

Mais recentemente, Galtarossa descreveu outra técnica para a medição de PMD em que o comprimento de acoplamento é determinado a partir da correlação do vetor birrefringência (ver “Measurement of birefringence correlation length in long single-mode fibers”, Galtarossa et al., Opt. Lett.,vol.26, pag.962/964, 2001), que também requer a medição dos estados de polarização do sinal retroespalhado.More recently, Galtarossa described another technique for measuring PMD in which the coupling length is determined from the birefringence vector correlation (see “Measurement of birefringence correlation length in long single-mode fibers”, Galtarossa et al., Opt. Lett., Vol.26, pag.962 / 964, 2001), which also requires measurement of the bias states of the backscattered signal.

Em "Polarization mode dispersion mapping in optical fibers with a Polarization OTDR', M. Wuilpart, G. Ravet, P. Megret e M. Blondel (Photonic Technology Lett., vol.14, pag. 1716/1718, 2002), os autores descrevem uma análise do sinal pOTDR que permite um mapeamento da PMD em um enlace de fibra óptica quantificando a PMD em cada fibra do enlace. A principal vantagem dessa técnica é que ela não exige a completa medição da evolução do estado de polarização do sinal retroespalhado e usa apenas um polarizador linear nas fibras de entrada, sendo bastante simples de implementar. A determinação de comprimento de batimento de polarização, o comprimento de acoplamento e, finalmente, da PMD, baseia-se na análise das propriedades estatísticas dos extremos contidos no traço de pOTDR. O método descrito acima tem algumas limitações e desvantagens importantes, fornecendo apenas valores aproximados para o comprimento de batimento, de acoplamento e de PMD. Além disso, os traços de pOTDR apresentados foram assumidos como ideais.In "Polarization mode dispersion mapping in optical fibers with a Polarization OTDR", M. Wuilpart, G. Ravet, P. Megret and M. Blondel (Photonic Technology Lett., Vol.14, page 1716/1718, 2002), The authors describe an analysis of the pOTDR signal that allows PMD mapping on a fiber optic link by quantifying the PMD on each fiber of the link.The main advantage of this technique is that it does not require complete measurement of the bias state of the backscattered signal. and uses only one linear polarizer in the input fibers, which is quite simple to implement.The determination of bias beating length, coupling length, and finally PMD is based on the analysis of the statistical properties of the ends contained in the trace. The method described above has some important limitations and disadvantages, providing only approximate values for beat, coupling, and PMD lengths. pOTDR presented were assumed to be ideal.

Esse método supõe características ideais dos diversos componentes da instalação experimental. Na prática, o arranjo proposto apresenta imperfeições, que causam uma distorção do sinal pOTDR ideal.This method assumes ideal characteristics of the various components of the experimental installation. In practice, the proposed arrangement has imperfections that cause optimal pOTDR signal distortion.

Portanto, o método como tal não pode ser diretamente aplicado. O sinal de pOTDR também é afetado pelo ruído do detector e pelo ruído residual de coerência, o que adiciona uma série de níveis mínimos e máximos para o rastreamento de pOTDR. O valor final do PMD medido, portanto, pode resultar errado. A publicação WO 2005/041449 Al, relacionada com o citado artigo, usa traços de pOTDR, obtidos mediante a emissão de pulsos ópticos e medindo o sinal retroespalhado (traço de pOTDR), após passar por um polarizador. A técnica descrita nesse documento permite determinar o comprimento do enlace de fibra óptica, a média de potência entre dois mínimos sucessivos do dito sinal retroespalhado e o número de máximos por comprimento unitário de fibra. De modo iterativo é determinado então um intervalo de comprimento de batimento de polarização, um intervalo do parâmetro de acoplamento de modos de polarização, até que o comprimento do dito intervalo seja menor que um valor predeterminado, obtendo-se então um valor de comprimento de batimento de polarização e um valor de comprimento de acoplamento e, daí, o valor da PMD. A principal desvantagem desse método é a complexidade no tratamento dos traços de pOTDR o que exige a estimativa de vários parâmetros, de modo iterativo, para só então ser obtida a PMD ao longo do enlace.Therefore, the method as such cannot be directly applied. The pOTDR signal is also affected by detector noise and coherence residual noise, which adds a series of minimum and maximum levels for pOTDR tracking. The final measured PMD value can therefore be wrong. Publication WO 2005/041449 Al, related to that article, uses pOTDR traces obtained by emitting optical pulses and measuring the backscattered signal (pOTDR trace) after passing through a polarizer. The technique described herein allows to determine the length of the fiber optic link, the average power between two successive minima of said backscattered signal and the number of maximums per unitary fiber length. Iteratively then determines a bias beating length range, a bias mode coupling parameter range, until the length of said bias range is less than a predetermined value, and a beating length value is then obtained. of polarization and a coupling length value and hence the value of the PMD. The main disadvantage of this method is the complexity in the treatment of pOTDR traces which requires iterative estimation of several parameters, only to obtain the PMD along the link.

Outra técnica de pOTDR proposta na literatura encontra-se no artigo “Random-Scrambling Tunable pOTDR for Distributed Measurement of Cumulative ???? (J. Lightwave Technol., vol 27, no. 18, pp 4164-4174, 2009). O método de pOTDR proposto utiliza um par de pulsos ópticos independentes, cada par consistindo de dois pulsos com o mesmo SOP, mas com comprimentos de onda diferentes, porém próximos. O SOP e o comprimento de onda central do par não precisam ser correlacionados com o par seguinte. O método permite medir a PMD acumulada em um enlace, entretanto possui grande complexidade e alto custo, uma vez que deve compreender um embaralhador de polarização, lasers com comprimentos de onda próximos e sistema de aquisição e processamento. A publicação US2004/0084611 Al (Chen, X. et al), “Method of Evaluating Fiber PMD using Polarization Optical Time Domain Reflectometry” descreve um método baseado na variação do sinal de pOTDR que permite localizar trechos de alta PMD. No entanto, o emprego de pulsos de largura constante faz com que essa técnica se limite a mostrar a correlação entre a variação do sinal (VOS) e a PMD ao longo da fibra, não permitindo quantificar o valor desta nem estimá-la.Another pOTDR technique proposed in the literature is found in the article “Random-Scrambling Tunable pOTDR for Distributed Measurement of Cumulative ???? (J. Lightwave Technol., Vol 27, no. 18, pp 4164-4174, 2009). The proposed pOTDR method uses a pair of independent optical pulses, each pair consisting of two pulses with the same SOP, but with different but close wavelengths. The SOP and the central wavelength of the pair need not be correlated with the next pair. The method allows to measure the accumulated PMD in a link, however it has great complexity and high cost, since it must comprise a polarization scrambler, close wavelength lasers and acquisition and processing system. US2004 / 0084611 Al (Chen, X. et al), "Method of Evaluating PMD Fiber Using Polarization Optical Time Domain Reflectometry" describes a method based on pOTDR signal variation that allows locating high PMD portions. However, the use of pulses of constant width makes this technique limited to showing the correlation between the signal variation (VOS) and the PMD along the fiber, neither allowing to quantify the value of the fiber nor to estimate it.

Objetivos da Invenção Em vista do acima exposto, é objetivo da presente invenção prover um método para: - Localizar trechos de alta PMD em enlaces de fibra óptica. - Estimar a PMD distribuída em enlaces ópticos. - Estimar e localizar a PMD em enlaces ópticos. - Propiciar a leitura dos traços de pOTDR em equipamentos OTDR comerciais; - Propiciar um método de fácil implementação e com tratamento simplificado de traços de pOTDR de modo a localizar e estimar intervalos de valores de PMD em enlaces de fibras ópticas.OBJECTS OF THE INVENTION In view of the above, it is an object of the present invention to provide a method for: - Locating high PMD stretches in fiber optic links. - Estimate the PMD distributed in optical links. - Estimate and locate the PMD in optical links. - Provide the reading of pOTDR traces in commercial OTDR equipment; - Provide an easy-to-implement method with simplified pOTDR trace treatment to locate and estimate PMD value ranges in fiber optic links.

Descrição Resumida da Invenção A presente invenção diz respeito a um método de localização e estimativa de PMD em enlaces ópticos baseado na análise do grau de rugosidade de traço de pOTDR como produto da variação da largura temporal do pulso lançado. O método proposto utiliza um sistema simples de adaptação de um OTDR, que pode ser um equipamento comercial, para obter intervalos de valores estimados de PMD e sua localização em enlaces de fibras ópticas. Tal adaptação pode ser realizada por meio de componentes ópticos passivos. A invenção permite identificar trechos de alta PMD e determinar intervalos de valores para ditos trechos. O método para localizar e estimar PMD em um enlace de fibra óptica da invenção utiliza como base fenômenos de polarização da luz, técnicas de reflectometria óptica no domínio do tempo, pOTDRs, ou seja OTDRs baseados em polarização.Brief Description of the Invention The present invention relates to a method of locating and estimating PMD in optical links based on the analysis of the degree of roughness of pOTDR trace as a result of the time-pulse width variation. The proposed method uses a simple OTDR adaptation system, which may be commercial equipment, to obtain estimated PMD value ranges and their location in fiber optic links. Such adaptation can be accomplished by passive optical components. The invention allows identifying high PMD sections and determining value ranges for said sections. The method for locating and estimating PMDs on a fiber optic link of the invention is based on light polarization phenomena, time domain optical reflectometry techniques, pOTDRs, ie polarization based OTDRs.

Dito método consiste em lançar pulsos luminosos em um enlace de fibra sob teste e analisar a rugosidade da distribuição espacial de potência óptica originária do sinal óptico proveniente do retroespalhamento Rayleigh após passar através de um elemento polarizador óptico. A localização da PMD e sua magnitude são ambas função da largura de pulso do dito OTDR e podem ser obtidas através da dita análise de rugosidade, permitindo a caracterização do trecho de fibra analisado quanto a seu valor de PMD, pela relação entre a largura de pulso e o intervalo de possíveis valores de PMD.This method consists of launching light pulses on a fiber link under test and analyzing the roughness of the spatial distribution of optical power originating from the optical signal from Rayleigh backscattering after passing through an optical polarizing element. The location of the PMD and its magnitude are both a function of the pulse width of said OTDR and can be obtained by said roughness analysis, allowing the characterization of the analyzed fiber segment for its PMD value, by the relationship between the pulse width. and the range of possible PMD values.

Descrição das Figuras A invenção será melhor compreendida a partir da descrição detalhada das figuras que a ela se referem, em que: A Figura 1 representa o comportamento do estado de polarização da luz (102) e (105) incidente em dois tipos de fibra óptica diferentes (101) e (104), no que diz respeito ao comprimento de batimento de polarização, já conhecida no estado da técnica. Uma fibra de alta PMD (101) apresenta um comprimento de batimento (103) menor do que o comprimento de batimento (106) de uma fibra de baixa PMD (104), ou seja, o estado de polarização da luz incidente em uma fibra de alta PMD se repete após uma distância menor do que se repetiría em uma fibra de baixa PMD. A Figura 2 é um diagrama simplificado do aparato utilizado para validar a técnica proposta na presente invenção, na etapa de análise do comportamento da polarização da luz ao longo do enlace de fibra óptica analisada. O aparato consiste de um OTDR (201), dois elementos circuladores ópticos (203) e (204), um elemento polarizador óptico (209) e o enlace de fibra sob teste (205), já conhecidos no estado da técnica. A luz é lançada de um OTDR (201) e se propaga (202) e (206) pelo sistema, sofrendo espalhamento Rayleigh, já conhecido no estado da técnica. A luz retroespalhada (207), (208), (210) e (211) se propaga em direção ao ponto de lançamento passando pelo elemento polarizador óptico (209), retornando ao OTDR e portando informações acerca do comportamento da polarização ao longo do enlace. A Figura 3 mostra a comparação entre as resoluções obtidas ao lançar no aparato (201), (203), (204), (205) e (209) através de um OTDR um pulso de luz estreito (301) e um pulso de luz largo (304). No caso do pulso de luz estreito (301), as variações do estado de polarização (303, 305) são melhor adquiridas, visto que a largura do pulso é menor do que o comprimento de batimento da fibra analisada (302, 306). Porém, para pulsos largos (304), não é possível observar as variações, visto que a largura de pulso é maior que o comprimento de batimento da fibra (307). A Figura 4 esboça um traço de pOTDR, já descrito no estado da técnica, onde pode-se ver dois trechos (401) e (403) cuja PMD é maior do que o trecho central (402). Isto é possível devido às rugosidades presentes no trecho central e ausentes nos demais trechos, análise que faz parte da técnica objeto da presente invenção. A Figura 5 apresenta três tipos de gráficos utilizados para validar a técnica objeto da invenção. O primeiro (a) e o segundo (b) mostram respectivamente um traço de OTDR (a) e um traço de pOTDR (b), relacionando amplitude relativa do sinal óptico propagante no enlace de fibra testado, composto por quatro fibras de distintas PMDs, e a distância percorrida neste. A largura de pulso do sinal óptico lançado no enlace é de 1000ns. O terceiro gráfico (c) ilustra o dito conceito de rugosidade, ou ondulação, que será apresentado mais adiante, sendo este o valor absoluto da subtração das ditas curvas de OTDR e de pOTDR, passo do método da invenção proposta. Está também presente no gráfico o valor limiar de rugosidade, que será também conceituado adiante. A Figura 6 exibe os mesmos gráficos apresentados na Figura 5, porém com largura de pulso do sinal óptico lançado no dito enlace de fibras de 500ns. A Figura 7 exibe os mesmos tipos de gráficos apresentados na Figura 5, porém com largura de pulso do sinal óptico lançado no dito enlace de fibras de 100ns. A Figura 8 exibe os mesmos tipos de gráficos presentes na Figura 5, porém com largura de pulso do sinal óptico lançado no dito enlace de fibras de 50ns. A Figura 9 exibe os mesmos tipos de gráficos presentes na Figura 5, porém com largura de pulso do sinal óptico lançado no dito enlace de fibras de 20ns. A Figura 10 exibe os mesmos tipos de gráficos presentes na Figura 5, porém com largura de pulso do sinal óptico lançado no dito enlace de fibras de 10ns. A Figura 11 exibe a aplicação da técnica de janelamento, mostrando um dos modos de realizá-la, a qual consiste em deslocar continuamente uma janela ao longo do traço de rugosidade e calcular a média entre os valores de dita rugosidade desta janela. Na figura, a técnica de janelamento é ilustrada para janela de 20 pontos, no caso, equivalente a 100m de enlace de fibra.Description of the Figures The invention will be better understood from the detailed description of the related figures, wherein: Figure 1 represents the behavior of the light polarization state (102) and (105) incident on two types of optical fiber. (101) and (104) with respect to the bias stroke length already known in the prior art. A high PMD fiber (101) has a stroke length (103) less than the beat length (106) of a low PMD fiber (104), i.e. the polarization state of the incident light on a fiber. High PMD repeats after a distance smaller than would be repeated for a low PMD fiber. Figure 2 is a simplified diagram of the apparatus used to validate the technique proposed in the present invention in the step of analyzing the polarization behavior of light along the analyzed fiber optic link. The apparatus consists of an OTDR (201), two optical circulating elements (203) and (204), an optical polarizing element (209) and the fiber link under test (205), already known in the prior art. The light is released from an OTDR (201) and propagates (202) and (206) through the system, undergoing Rayleigh scattering, already known in the state of the art. The backscattered light 207, 208, 210, and 211 propagates toward the launch point through the optical polarizing element 209, returning to the OTDR, and carrying information about the polarization behavior along the link. . Figure 3 shows the comparison between the resolutions obtained by launching into apparatus (201), (203), (204), (205) and (209) through an OTDR a narrow light pulse (301) and a light pulse broad (304). In the case of the narrow light pulse (301), polarization state variations (303, 305) are best acquired, since the pulse width is smaller than the beat length of the analyzed fiber (302, 306). However, for wide pulses (304), it is not possible to observe variations, since the pulse width is greater than the fiber beat length (307). Figure 4 outlines a trace of pOTDR, already described in the prior art, where one can see two stretches (401) and (403) whose PMD is larger than the central portion (402). This is possible due to the roughness present in the central stretch and absent in the other stretches, an analysis that is part of the technique object of the present invention. Figure 5 presents three types of graphs used to validate the technique object of the invention. The first (a) and the second (b) show respectively an OTDR trace (a) and a pOTDR trace (b), relating the relative amplitude of the propagating optical signal in the tested fiber link, composed of four different PMD fibers, and the distance traveled in this. The pulse width of the optical signal launched on the link is 1000ns. The third graph (c) illustrates said concept of roughness, or undulation, which will be presented below, this being the absolute value of subtracting said OTDR and pOTDR curves, the method step of the proposed invention. Also present in the graph is the roughness threshold value, which will also be conceptualized below. Figure 6 shows the same graphs as shown in Figure 5, but with pulse width of the optical signal cast on said 500ns fiber link. Figure 7 shows the same types of graphs shown in Figure 5, but with pulse width of the optical signal cast on said 100ns fiber link. Figure 8 shows the same types of graphs as in Figure 5, but with pulse width of the optical signal cast on said 50ns fiber link. Figure 9 shows the same types of graphs as in Figure 5, but with pulse width of the optical signal cast on said 20ns fiber link. Figure 10 shows the same types of graphs as in Figure 5, but with pulse width of the optical signal cast on said 10ns fiber link. Figure 11 shows the application of the windowing technique, showing one of the ways to perform it, which consists of continuously moving a window along the roughness trace and averaging the values of said window roughness. In the figure, the windowing technique is illustrated for a 20-point window, in this case, equivalent to 100m of fiber link.

As Figuras 1 IA a 11F correspondem a pulsos de sinal óptico lançado no dito enlace de fibras, tendo, respectivamente, larguras de 1000ns (Figura 11A), 500ns (Figura 11B), 100ns (Figura 11C), 50ns (Figura 11D), 20ns (Figura HE), 10ns (Figura 11F). A Figura 12 apresenta a mesma aplicação da técnica de janelamento ilustrada na Figura 11; porém com janela de 60 pontos, no caso equivalente a 300m de enlace de fibra. As Figuras 12A a 12F correspondem a pulsos de sinal óptico lançado no dito enlace de fibras, tendo, respectivamente, larguras de 1000ns (Figura 12A), 500ns (Figura 12B), 100ns (Figura 12C), 50ns (Figura 12D), 20ns (Figura 12E), 10ns (Figura 12F). A Figura 13 apresenta a mesma aplicação da técnica de janelamento ilustrada na Figura 11, utilizando também uma janela de 20 pontos. Nesse caso é feita a média das rugosidades dentro de cada janela, as quais são deslocadas de um valor igual à largura destas ao longo do traço de pOTDR. As Figuras 13A a 13F correspondem a pulsos de sinal óptico lançado no dito enlace de fibras, tendo, respectivamente, larguras de 1000ns (Figura 13A), 500ns (Figura 13B), lOOns (Figura 13C), 50ns (Figura 13D), 20ns (Figura 13E), 10ns (Figura 13F). A Figura 14 ilustra a mesma técnica de janelamento aplicada na Figura 13, porém com uma janela de 60 pontos. As Figuras 14A a 14F correspondem a pulsos de sinal óptico lançado no dito enlace de fibras, tendo, respectivamente, larguras de 1000ns (Figura 14A), 500ns (Figura 14B), lOOns (Figura 14C), 50ns (Figura 14D), 20ns (Figura 14E), 10ns (Figura 14F).Figures 1A through 11F correspond to optical signal pulses thrown at said fiber link having widths of 1000ns (Figure 11A), 500ns (Figure 11B), 100ns (Figure 11C), 50ns (Figure 11D), 20ns respectively. (Figure HE), 10ns (Figure 11F). Figure 12 presents the same application of the windowing technique illustrated in Figure 11; but with 60-point window, in this case equivalent to 300m of fiber link. Figures 12A to 12F correspond to optical signal pulses thrown at said fiber link having widths of 1000ns (Figure 12A), 500ns (Figure 12B), 100ns (Figure 12C), 50ns (Figure 12D), 20ns ( Figure 12E), 10ns (Figure 12F). Figure 13 presents the same application of the windowing technique illustrated in Figure 11, also using a 20-point window. In this case, the roughness within each window is averaged, which is offset by a value equal to its width along the pOTDR trace. Figures 13A to 13F correspond to optical signal pulses launched at said fiber link having widths of 1000ns (Figure 13A), 500ns (Figure 13B), 100ns (Figure 13C), 50ns (Figure 13D), 20ns ( Figure 13E), 10ns (Figure 13F). Figure 14 illustrates the same windowing technique applied in Figure 13, but with a 60-point window. Figures 14A through 14F correspond to optical signal pulses launched at said fiber link having widths of 1000ns (Figure 14A), 500ns (Figure 14B), 100ns (Figure 14C), 50ns (Figure 14D), 20ns ( Figure 14E), 10ns (Figure 14F).

Descrição Detalhada de Realizações Preferenciais A seguir são descritas algumas formas preferenciais de realização e de utilização do método de localização e estimativa de PMD em enlaces ópticos, por meio da análise do grau de rugosidade de traço de pOTDR em função da variação da largura temporal do pulso lançado. O método proposto baseia-se no fato de que, quando a luz se propaga por um trecho de fibra de alta PMD, seu estado de polarização (SOP) se altera ao longo do comprimento do trecho de fibra em questão, de modo mais rápido, isto é, em distâncias menores do que para um trecho de fibra com baixa PMD.DETAILED DESCRIPTION OF PREFERRED EMBODIMENTS The following are some preferred embodiments and uses of the PMD location and estimation method in optical links by analyzing the degree of pOTDR trace roughness as a function of pulse time width variation. released. The proposed method is based on the fact that when light propagates through a high PMD fiber segment, its polarization state (SOP) changes over the length of the fiber segment in question more rapidly. that is, at shorter distances than for a low PMD fiber stretch.

Na Figura 1, ilustra-se um trecho 101 de fibra de alta PMD; nessa fibra, a luz que se propaga tem seu estado de polarização 102 alterado ao longo da distância de propagação. Essa alteração ocorre devido a uma relação entre a PMD e um parâmetro de birrefringência, conhecido como comprimento de batimento de polarização Lb conforme a expressão (1) abaixo: (1) em que ?? é a diferença entre os índices de refração dos dois modos de propagação, um para cada estado de polarização principal, permitidos na fibra; e ? é o comprimento de onda do sinal óptico propagante. O comprimento de batimento de polarização Lb é a distância necessária para que o estado de polarização inicial da fibra se repita, indicado por 103 na Figura 1. O comprimento de batimento de polarização Lb está relacionado com a PMD pela seguinte expressão (2): (2) em que ?? é a DGD, atraso diferencial de grupo na fibra, também conhecido por PMD de primeira ordem, Léo comprimento da fibra em quilômetros e c é a velocidade da luz no vácuo. A expressão (2), relaciona portanto a birrefringência, expressa em picossegundos por quilômetro, com o comprimento de batimento de polarização, Lb. Fibras com alta PMD tem alta birrefringência e portanto Lb menores que fibras de baixa PMD. Na Figura 1 está ilustrada a variação da SOP 102 em uma fibra de alta PMD 101 e em uma fibra de baixa PMD 104. Neste segundo caso a mudança de estados de polarização 105 ocorre de modo mais lento e o comprimento de batimento de polarização Lb é maior, 106, que na fibra de alta PMD. O método ora proposto faz uso, preferencialmente, do arranjo da Figura 2. Um equipamento tipo refletômetro óptico no domínio do tempo, OTDR 201, lança pulsos ópticos de duração temporal conhecida. Este OTDR pode ser um equipamento comercial ou especialmente desenvolvido para o método proposto. Em especial, como será descrito adiante, um equipamento comercial dispõe de pulsos temporais de durações pré-estabelecidas. Um equipamento especialmente desenvolvido para o método aqui proposto pode ser construído de forma a ter um número maior de larguras temporais de pulso, especialmente de pulsos menores que 10 ns.In Figure 1, a stretch 101 of high PMD fiber is illustrated; In this fiber, the propagating light has its polarization state 102 altered along the propagation distance. This change occurs because of a relationship between the PMD and a birefringence parameter, known as the bias bias length Lb as per expression (1) below: (1) where ?? is the difference between the refractive indices of the two propagation modes, one for each principal polarization state, allowed in the fiber; and ? is the wavelength of the propagating optical signal. The bias bias length Lb is the distance required for the initial polarization state of the fiber to repeat, indicated by 103 in Figure 1. The bias bias length Lb is related to the PMD by the following expression (2): ( 2) where ?? is the DGD, group differential delay in fiber, also known as first order PMD, Leo fiber length in kilometers and c is the speed of light in vacuum. Expression (2) therefore relates birefringence, expressed in picoseconds per kilometer, to the bias bias length, Lb. High PMD fibers have high birefringence and therefore Lb smaller than low PMD fibers. The variation of SOP 102 in a high PMD 101 fiber and a low PMD 104 fiber is illustrated in Figure 1. In this second case the change in bias states 105 occurs more slowly and the bias beat length Lb is larger, 106, than in the high PMD fiber. The method now proposed preferably uses the arrangement of Figure 2. A time-domain optical reflectometer-type equipment, OTDR 201, releases optical pulses of known time duration. This OTDR may be commercial equipment or specially developed for the proposed method. In particular, as will be described below, commercial equipment has time pulses of predetermined durations. Equipment specially developed for the method proposed herein may be constructed to have a greater number of temporal pulse widths, especially pulses of less than 10 ns.

De acordo com a invenção, o pulso óptico 202, lançado pelo OTDR 201, chega à primeira porta de um combinador, 203, que preferencialmente é um circulador óptico que o direciona, através de sua segunda porta, à primeira porta de um segundo combinador 204, o qual também é preferencialmente um circulador óptico cuja segunda porta direciona dito pulso para um enlace óptico de fibra ou fibras que se deseja analisar 205. O pulso óptico 206 que se propaga ao longo do dito enlace 205 sofre retroespalhamento Rayleigh, como é conhecido na literatura, gerando o sinal contrapropagante 207. Este pulso óptico contrapropagante carrega informação de todo o enlace de fibra óptica 205. O pulso óptico contrapropagante 207 volta então à segunda porta do combinador 205 preferencialmente um circulador óptico, que desta vez o encaminha através de sua terceira porta a um elemento polarizador de luz 209. Dessa forma, o pulso retroespalhado 208, que contém informação do estado de polarização do trecho infinitesimal de fibra de onde provém, tem esta informação de variação de SOP, convertida em variação de amplitude do sinal óptico, devido à sua passagem pelo elemento polarizador 209.According to the invention, optical pulse 202, launched by OTDR 201, arrives at the first port of a combiner 203, which is preferably an optical circulator that directs it through its second port to the first port of a second combiner 204. which is also preferably an optical circulator whose second port directs said pulse to a fiber or fiber optical link to be analyzed 205. Optical pulse 206 propagating along said link 205 is Rayleigh backscattered as known in the art. generating the counter-propagating signal 207. This counter-propagating optical pulse carries information from the entire fiber optic link 205. The counter-propagating optical pulse 207 then returns to the second port of the combiner 205 preferably an optical circulator, which this time routes it through its third. a light biasing element 209. Thus, the backscattered pulse 208, which contains polar state information The infinitesimal fiber segment from which it comes has this SOP variation information converted to optical signal amplitude variation due to its passage through the polarizing element 209.

Com o arranjo ora proposto para realização do método de localização e estimativa de PMD, as variações de SOP do sinal Rayleigh retroespalhados são convertidas em variações de amplitude. Após sua passagem pelo dito elemento polarizador esse sinal 210, volta à terceira porta do primeiro combinador 203, preferencialmente um circulador óptico, e retorna, 211, ao OTDR, onde é processado, gravado e mostrado em tela. O arranjo descrito acima e ilustrado na Figura 2 é uma das formas de realização de uma variante do OTDR conhecida por pOTDR e os traços de amplitude por distância, são chamados de traços de pOTDR.With the proposed arrangement for the PMD location and estimation method, the backscattered Rayleigh SOP variations are converted to amplitude variations. Upon passing through said polarizing element that signal 210, it returns to the third port of the first combiner 203, preferably an optical circulator, and returns 211 to the OTDR, where it is processed, recorded and shown on screen. The arrangement described above and illustrated in Figure 2 is one embodiment of an OTDR variant known as pOTDR and the amplitude-by-distance traces are called pOTDR traces.

Entretanto, dependendo da largura dos pulsos temporais do OTDR, 201, a variação de SOP pode não ser detectada pelo receptor presente no OTDR. A Figura 3 ilustra essa situação: um pulso óptico 301 de largura temporal At é lançado na fibra óptica 302. Esta largura temporal corresponde a um pulso de comprimento , onde cjn é a velocidade da luz na fibra óptica (n é o índice de refração efetivo da fibra) e o fator 2 vem do fato de que o pulso óptico é retroespalhado portanto viaja ida e volta na fibra.However, depending on the OTDR time pulse width, 201, the variation of SOP may not be detected by the receiver present in the OTDR. Figure 3 illustrates this situation: an optical pulse 301 of time width At is released on optical fiber 302. This temporal width corresponds to a pulse of length, where cjn is the speed of light on the optical fiber (n is the effective refractive index). and factor 2 comes from the fact that the optical pulse is backscattered so it travels round and round the fiber.

Esse comprimento AL define, portanto, uma resolução espacial de um OTDR. Conforme a Figura 3, se esse pulso lançado 301 tem um comprimento de resolução AL menor que o comprimento de batimento de polarização Lb (307), a variação da SOP 303 ao longo da fibra é detectada pelo receptor do OTDR como uma variação de amplitude, rugosidade, ou variação do traço de pOTDR em relação a um traço obtido sem a presença do polarizador 209 da Figura 2.This length AL thus defines a spatial resolution of an OTDR. According to Figure 3, if this released pulse 301 has an AL resolution length less than the bias beating length Lb (307), the variation of SOP 303 along the fiber is detected by the OTDR receiver as an amplitude variation, roughness, or variation of the pOTDR trace from a trace obtained without the presence of polarizer 209 of Figure 2.

Por outro lado, se o pulso lançado 304 tem comprimento AL maior que o comprimento de batimento de polarização Lb (307), o pulso detectado no OTDR 201 não apresenta flutuações, pois este pulso contém inúmeros estados de polarização; em outras palavras o pulso está despolarizado e o polarizador 209 da Figura 2 retorna apenas uma média das SOPs 305 da fibra 306. A Figura 4 ilustra um típico traço de pOTDR realizado com o arranjo da Figura 2 com uma dada largura de pulso. Nesse caso, observam-se trechos lisos no traço de OTDR, 401 e 403, e um trecho rugoso, 402. Isto significa que os trechos correspondentes aos traços lisos têm alta PMD e o trecho com traço rugoso corresponde a uma fibra de baixa PMD (onde a largura de pulso é menor que comprimento de batimento de polarização).On the other hand, if the released pulse 304 has an AL length greater than the bias beating length Lb (307), the pulse detected in OTDR 201 has no fluctuations, as this pulse contains numerous polarization states; in other words the pulse is depolarized and the polarizer 209 of Figure 2 returns only an average of fiber 306 SOPs 305. Figure 4 illustrates a typical pOTDR trace made with the arrangement of Figure 2 with a given pulse width. In this case, smooth stretches are observed in the OTDR trace 401 and 403, and a rough stretch 402. This means that the stretches corresponding to the smooth strokes have high PMD and the rough stretch corresponds to a low PMD fiber ( where the pulse width is less than bias beating length).

Desse modo, usando-se pulsos de diferentes larguras temporais é possível estimar a PMD do enlace óptico e localizá-la na fibra. Variando a largura de pulso, a transição entre a condição de rugosidade (rugosidade) e sem rugosidade permite demarcar um limite superior e um limite inferior de um trecho de fibra com determinado PMD.Thus, using pulses of different time widths it is possible to estimate the optical link PMD and locate it in the fiber. By varying the pulse width, the transition between the roughness (roughness) and non-roughness condition allows you to demarcate an upper bound and a lower bound of a fiber stretch with a given PMD.

Especificamente, o método de localização e estimativa de PMD em enlaces ópticos compreende dois estágios: (i) Obter traços de referência de OTDR, ligando-se diretamente à saída do OTDR 201 o enlace de fibra 205 da Figura 2 ou removendo-se o polarizador 209. Estes traços são obtidos para as diferentes larguras de pulso do OTDR 201 da Figura 2 e devem ser tão lisos quanto possível. Alternativamente, essa etapa pode ser desconsiderada se for garantido um número suficiente de médias para que o traço de pOTDR não se confunda com ruído no final do range dinâmico do equipamento e um ajuste linear seja feito nas regiões rugosas para determinar a rugosidade. (ii) Analisar o valor absoluto da diferença entre o traço de referência obtido em (i) - ou através de um ajuste linear - e o traço de pOTDR. Essa medida é uma das possíveis definições de rugosidade ou rugosidade do traço.Specifically, the method of locating and estimating PMD in optical links comprises two stages: (i) Obtaining OTDR reference traces by either directly attaching to the OTDR 201 output the fiber link 205 of Figure 2 or by removing the polarizer 209. These traces are obtained for the different pulse widths of OTDR 201 in Figure 2 and should be as smooth as possible. Alternatively, this step can be disregarded if sufficient averages are ensured so that the pOTDR trace is not confused with noise at the end of the equipment's dynamic range and a linear adjustment is made in the rough regions to determine the roughness. (ii) Analyze the absolute value of the difference between the reference trace obtained in (i) - or by a linear fit - and the pOTDR trace. This measurement is one of the possible definitions of trace roughness or trace roughness.

Se o grau de rugosidade ou rugosidade no trecho de fibra em análise for maior que 0,10 dB, ou outro valor empiricamente determinado, então o pulso utilizado é definido como o primeiro pulso com rugosidade PPCR e o pulso mais largo anterior é definido como último pulso sem rugosidade UPSR, assumindo que os traços de pOTDR são obtidos do pulso mais largo para o mais estreito. Estes dois valores de PPCR e UPSR definirão, respectivamente, os limites superior e inferior de PMD do trecho em questão. A relação entre a largura de pulso do OTDR, 201 da Figura 2, e o valor de birrefringência expresso em ps/km, conforme a equação (2) é obtida igualando-se a largura do pulso óptico do OTDR em km, AL, e o comprimento de batimento de polarização, Lb por meio da expressão (3): (3) Inserindo na expressão (2) o valor de Lb obtido através da expressão (3), obtém-se os valores limites de birrefringência. No caso de um OTDR comercial, por exemplo, os valores de pulsos ópticos existentes e os respectivos valores de birrefringência em ps/km estão indicados na tabela abaixo: Desse modo, usando as relações da tabela acima é possível determinar, para o trecho de fibra em análise os limites superiores e inferiores de birrefringência, em ps/km, relacionados com o PPCR e UPSR, respectivamente. Multiplicando-se os valores obtidos pelo comprimento do trecho é possível obter o intervalo de valor de PMD, em ps, do trecho em análise. O uso de um OTDR 201, especialmente desenvolvido para esta aplicação, possibilitaria a utilização de pulsos tendo larguras temporais com maior granularidade (ou seja, um OTDR que apresente variadas larguras de pulso, com diversos comprimentos temporais), o que permitiría obter intervalos de valores de PMD mais restritos.If the degree of roughness or roughness in the fiber segment under analysis is greater than 0.10 dB, or other empirically determined value, then the pulse used is defined as the first pulse with PPCR roughness and the largest anterior pulse is defined as last. pulse without roughness UPSR, assuming that the traces of pOTDR are obtained from the widest to the narrowest pulse. These two PPCR and UPSR values will respectively define the upper and lower PMD limits of the stretch in question. The relationship between the OTDR pulse width 201 of Figure 2 and the birefringence value expressed in ps / km according to equation (2) is obtained by equating the OTDR optical pulse width in km, AL, and the bias stroke length, Lb through expression (3): (3) Entering expression (2) the value of Lb obtained by expression (3) gives the limit values for birefringence. In the case of a commercial OTDR, for example, the existing optical pulse values and their birefringence values in ps / km are shown in the table below: Thus, using the relationships in the table above it is possible to determine for the fiber segment. upper and lower limits of birefringence, in ps / km, related to PPCR and UPSR, respectively. By multiplying the values obtained by the length of the segment, it is possible to obtain the PMD value range, in ps, of the segment under analysis. The use of an OTDR 201, specially developed for this application, would allow the use of pulses with greater granularity temporal widths (ie, an OTDR that has different pulse widths, with different temporal lengths), which would allow to obtain ranges of values. more restrictive PMDs.

Uma alternativa para a análise dos dados de rugosidade é a determinação da variação do sinal em uma janela espacial que percorre o traço analisado. Para tanto, define-se a largura da janela e determina-se, naquele intervalo, um valor máximo, um valor médio, o desvio padrão, a variância ou alguma outra característica que permita quantificar a rugosidade em cada janela espacial. Assim, obtém-se um gráfico da variação do sinal relacionado ao grau de rugosidade em função da distância. Outros métodos para a análise da rugosidade podem ser adotados que sejam variações desta idéia.An alternative for the analysis of roughness data is the determination of the signal variation in a spatial window that runs through the analyzed trace. To do so, the width of the window is defined and a maximum value, an average value, the standard deviation, variance or some other characteristic that allows the roughness in each spatial window to be quantified are determined in that interval. Thus, a graph of the variation of the signal related to the degree of roughness as a function of distance is obtained. Other methods for roughness analysis may be adopted that are variations of this idea.

Como um exemplo de validação experimental do método proposto, o arranjo da Figura 2 foi testado em um enlace constituído de quatro tipos de fibras com diferentes PMD. A tabela abaixo mostra as características de cada fibra, emendadas em sequência e designadas como FIBRA 1, FIBRA 2, FIBRA 3 e FIBRA 4. As características de cada uma foram determinadas por um OTDR comercial e por um medidor de PMD comercial, resultando o quadro abaixo: No quadro acima, os valores de comprimento e de PMD são medidos com equipamentos comerciais e a birrefringência determinada pela razão entre a PMD da fibra e o seu comprimento.As an example of experimental validation of the proposed method, the arrangement of Figure 2 was tested on a link consisting of four fiber types with different PMD. The table below shows the characteristics of each fiber, spliced in sequence and designated as FIBER 1, FIBER 2, FIBER 3 and FIBER 4. The characteristics of each fiber were determined by a commercial OTDR and a commercial PMD meter. below: In the table above, the length and PMD values are measured with commercial equipment and the birefringence determined by the ratio between the fiber PMD and its length.

Testes utilizando o método ora proposto foram realizados a fim de validar a presente invenção, utilizando as seguintes larguras de pulso óptico: 1000ns, 500ns, 100ns, 50ns, 20ns e lOns. Os resultados obtidos serão comentados a seguir.Tests using the proposed method were performed in order to validate the present invention using the following optical pulse widths: 1000ns, 500ns, 100ns, 50ns, 20ns and 10ns. The results obtained will be commented below.

Os resultados mostrados nas Figura 5a e Figura 5b apresentam, para uma largura de pulso de luz de 1000ns, as curvas de OTDR (Figura 5a) e pOTDR (Figura 5b) obtidas através da técnica objeto da invenção. A Figura 5c ilustra a comparação entre a curva de rugosidade do enlace de fibra analisado e a curva de limiar empiricamente definida.The results shown in Figure 5a and Figure 5b show, for a light pulse width of 1000ns, the OTDR (Figure 5a) and pOTDR (Figure 5b) curves obtained by the object technique of the invention. Figure 5c illustrates the comparison between the analyzed fiber link roughness curve and the empirically defined threshold curve.

Nota-se que apenas a FIBRA 1 apresentou rugosidade maior do que o limiar, logo, de acordo com o método proposto, o pulso de 1000ns é o primeiro pulso com rugosidade, PPCR, informação que será utilizada para a estimativa de seu valor de PMD. As demais fibras, FIBRA 2, FIBRA 3 e FIBRA 4 apresentam rugosidade abaixo do valor de limiar, donde se conclui que suas PMDs possuem valor maior do que a PMD da FIBRA 1.It is noted that only FIBRA 1 presented roughness higher than the threshold, so, according to the proposed method, the 1000ns pulse is the first roughness pulse, PPCR, information that will be used to estimate its PMD value. . The other fibers, FIBRA 2, FIBRA 3 and FIBRA 4 present roughness below the threshold value, which concludes that their PMDs have a higher value than the FIBRA 1 PMD.

Os resultados ilustrados na Figura 6a e na Figura 6b apresentam, para uma largura de pulso de luz de 500ns, as curvas de OTDR (Figura 6a) e pOTDR (Figura 6b) obtidas através da técnica objeto da invenção. A Figura 6c ilustra a comparação entre a curva de rugosidade do enlace de fibra analisado e a curva de limiar empiricamente definida. Nesta fase do teste não foram observadas mudanças significativas, verificando-se que a PMD das FIBRAS 2, 3 e 4 está em um intervalo de valores maior do que o analisado pela emissão de pulsos de 500ns.The results shown in Figure 6a and Figure 6b show, for a light pulse width of 500ns, the OTDR (Figure 6a) and pOTDR (Figure 6b) curves obtained by the technique object of the invention. Figure 6c illustrates the comparison between the analyzed fiber link roughness curve and the empirically defined threshold curve. No significant changes were observed at this stage of the test, and it was found that the FBP 2, 3 and 4 PMD is in a greater range than the 500ns pulse emission.

Os resultados ilustrados na Figura 7a e na Figura 7b apresentam, para uma largura de pulso de luz de 100ns, as curvas de OTDR (Figura 7a) e pOTDR (Figura 7b) obtidas através da técnica objeto da invenção e a Figura 7c ilustra a comparação entre a curva de rugosidade do enlace de fibra analisado e a curva de limiar empiricamente definida. Nesta fase do teste também não foram observadas mudanças significativas, indicando que a PMD das FIBRAS 2, 3 e 4 está em um intervalo de valores maior do que o analisado pela emissão de pulsos de 100ns.The results shown in Figure 7a and Figure 7b show, for a light pulse width of 100ns, the OTDR (Figure 7a) and pOTDR (Figure 7b) curves obtained by the technique object of the invention and Figure 7c illustrates the comparison. between the roughness curve of the analyzed fiber link and the empirically defined threshold curve. In this phase of the test, no significant changes were observed either, indicating that the PMD of FIBERS 2, 3 and 4 is in a larger value range than the 100ns pulse emission.

Os resultados ilustrados na Figura 8a e na Figura 8b apresentam, para uma largura de pulso de luz de 50ns, as curvas de OTDR (Figura 8a) e pOTDR (Figura 8b) obtidas através da técnica objeto da invenção e a Figura 8c ilustra a comparação entre a curva de rugosidade do enlace de fibra analisado e a curva de limiar empiricamente definida. Nota-se que, diferentemente dos resultados obtidos para larguras de pulsos maiores, a FIBRA 4 apresentou rugosidade maior do que o limiar, logo, de acordo com o método proposto, o pulso de 50ns é o primeiro pulso com rugosidade, PPCR, e o pulso de 100ns é o último pulso sem rugosidade, UPSR, informações estas que serão utilizadas para a estimativa de seu valor de PMD. As demais fibras, FIBRA 2 e FIBRA 3 ainda apresentam rugosidade abaixo dõ valor de limiar, donde se conclui que suas PMDs possuem valor maior do que as PMDs da FIBRA 1 e da FIBRA 4.The results shown in Figure 8a and Figure 8b show, for a 50ns light pulse width, the OTDR (Figure 8a) and pOTDR (Figure 8b) curves obtained by the technique object of the invention and Figure 8c illustrates the comparison. between the roughness curve of the analyzed fiber link and the empirically defined threshold curve. Unlike the results obtained for larger pulse widths, FIBRA 4 presented roughness greater than the threshold, so, according to the proposed method, the 50ns pulse is the first pulse with roughness, PPCR, and the 100ns pulse is the last non-roughening pulse, UPSR, which information will be used to estimate your PMD value. The other fibers, FIBRA 2 and FIBRA 3 still present roughness below the threshold value, which concludes that their PMDs have a higher value than the FIBRA 1 and FIBRA 4 PMDs.

Os resultados ilustrados na Figura 9a e na Figura 9b apresentam, para uma largura de pulso de luz de 20ns, as curvas de OTDR (Figura 9a) e pOTDR (Figura 9b) obtidas através da técnica objeto da invenção e a Figura 9c ilustra a comparação entre a curva de rugosidade do enlace de fibra analisado e a curva de limiar empiricamente definida. Nesta fase do teste não foram observadas mudanças significativas, indicando que a PMD das FIBRAS 2 e 3 está em um intervalo de valores maior do que o analisado pela emissão de pulsos de 20ns.The results shown in Figure 9a and Figure 9b show, for a light pulse width of 20ns, the OTDR (Figure 9a) and pOTDR (Figure 9b) curves obtained by the technique object of the invention and Figure 9c illustrates the comparison. between the roughness curve of the analyzed fiber link and the empirically defined threshold curve. No significant changes were observed at this stage of the test, indicating that the FBP 2 and 3 PMD is in a greater range than the 20ns pulse emission.

Os resultados ilustrados na Figura 10a e na Figura 10b apresentam, para uma largura de pulso de luz de 10ns, as curvas de OTDR (Figura 10a) e pOTDR (Figura 10b) obtidas através da técnica objeto da invenção e a Figura 10c ilustra a comparação entre a curva de rugosidade do enlace de fibra analisado e a curva de limiar empiricamente definida. Nota-se que, diferentemente dos resultados obtidos para larguras de pulsos maiores, a FIBRA 3 apresentou rugosidade maior do que o limiar, logo, de acordo com o método proposto, o pulso de 10ns é o primeiro pulso com rugosidade, PPCR, e o pulso de 20ns é o último pulso sem rugosidade, UPSR, informações estas que serão utilizadas para a estimativa de seu valor de PMD. A rugosidade da FIBRA 2 não ultrapassou o valor de limiar para nenhum dos testes realizados, logo conclui-se que seu valor de PMD é maior do que o das demais fibras e se encontra em um intervalo maior do que o analisado pelo menor pulso de teste, com largura de 10ns.The results shown in Figure 10a and Figure 10b show, for a light pulse width of 10ns, the OTDR (Figure 10a) and pOTDR (Figure 10b) curves obtained by the technique object of the invention and Figure 10c illustrates the comparison. between the roughness curve of the analyzed fiber link and the empirically defined threshold curve. Unlike the results obtained for larger pulse widths, FIBRA 3 presented roughness greater than the threshold, so, according to the proposed method, the 10ns pulse is the first pulse with roughness, PPCR, and the 20ns pulse is the last non-roughening pulse, UPSR, which information will be used to estimate your PMD value. The FIBRA 2 roughness did not exceed the threshold value for any of the tests performed, so it can be concluded that its PMD value is higher than that of the other fibers and is in a greater range than the lowest test pulse. , with width of 10ns.

Aplicando-se o método proposto na presente invenção aos dados obtidos e descritos acima, é possível obter a estimativa do intervalo de possíveis valores de PMD para cada trecho de fibra do enlace analisado e compará-los com os valores obtidos utilizando um medidor de PMD comercial. Os resultados são apresentados no quadro a seguir.By applying the method proposed in the present invention to the data obtained and described above, it is possible to estimate the range of possible PMD values for each fiber portion of the analyzed link and to compare them with the values obtained using a commercial PMD meter. . The results are presented in the table below.

Os resultados acima confirmam a validade do método objeto da presente invenção, validando sua proposta e função de localizar e estimar valores de PMD em um enlace de fibra. Foi possível, inclusive, localizar e classificar a Fibra 2 como uma fibra de alta PMD bem como classificar as seções do enlace analisado em intervalos de PMD, os quais estão em substancial conformidade com os valores de PMD esperados, obtidos por um medidor de PMD comercial. A fim de validar a técnica de janelamento, já apresentada na descrição das figuras como uma alternativa para a análise dos dados de rugosidade, testes foram realizados utilizando janelas de 20 e 60 pontos, sendo estes utilizados para calcular a média com a janela se deslocando continuamente sobre o traço de rugosidade. A dita técnica de janelamento pode ser explorada e detalhada matematicamente ao definirmos o conceito de rugosidade como sendo Ri = | Ti-Tref,i |, tal que Ti é o i-ésimo ponto do traço de pOTDR e Tref,i é o i-ésimo ponto do traço de referência de OTDR convencional ou do pOTDR através da remoção do polarizador. O janelamento propriamente dito se dá utilizando a média de várias medidas de rugosidade Ri de acordo com o número de pontos da janela, , onde N é o dito número de pontos.The above results confirm the validity of the method object of the present invention, validating its proposal and function of locating and estimating PMD values in a fiber link. It was even possible to locate and classify Fiber 2 as a high PMD fiber as well as to classify the analyzed link sections into PMD intervals, which substantially conform to the expected PMD values obtained by a commercial PMD meter. . In order to validate the windowing technique, already presented in the description of the figures as an alternative to the roughness data analysis, tests were performed using 20 and 60 point windows, which were used to calculate the mean with the window continuously moving. about the roughness trace. Said windowing technique can be explored and detailed mathematically by defining the concept of roughness as Ri = | Ti-Tref, i |, such that Ti is the ith point of the pOTDR trace and Tref, i is the ith point of the conventional OTDR or pOTDR reference trace by removing the polarizer. The window itself takes place using the average of several roughness measurements Ri according to the number of points of the window, where N is the said number of points.

No caso da técnica proposta, utilizaram-se os valores N=20 pontos e N=60 pontos e para cada um destes casos a janela de N pontos pode ser tanto deslizada a cada N pontos de modo a não haver recobrimento entre pontos já usados no cálculo da média quanto à janela mover-se a cada ponto, de forma a recobrir os pontos já utilizados e recalcular-se a média dos valores de rugosidade, tornando mais suave e menos ruidoso o traço analisado.In the case of the proposed technique, the values N = 20 points and N = 60 points were used and for each of these cases the window of N points can be slid each N points so that there is no covering between points already used in the averaging the window to move at each point in order to cover the points already used and recalculate the average of the roughness values, making the analyzed trace smoother and less noisy.

Os resultados dos ditos testes são apresentados na Figura lie na Figura 12, respectivamente. Também foi realizada dita análise deslocando-se as janelas de 20 pontos e 60 pontos de forma não contínua, mas com deslocamento de igual tamanho da dimensão da janela cujos resultados são apresentados na Figura 13 e Figura 14, respectivamente.The results of said tests are shown in Figure 11 and Figure 12, respectively. This analysis was also performed by displacing the 20-point and 60-point windows non-continuously, but with equal size displacement of the window dimension whose results are shown in Figure 13 and Figure 14, respectively.

Comparando os resultados obtidos através da dita técnica de janelamento com os resultados presentes no quadro acima, pode-se averiguar a precisão do método de janelamento no que diz respeito ao nível de rugosidade de cada trecho de fibra do dito enlace analisado para cada dita largura de pulso lançada.Comparing the results obtained by the said windowing technique with the results presented in the table above, it is possible to verify the precision of the windowing method with respect to the level of roughness of each fiber stretch of said link analyzed for each width of said window. pulse thrown.

Embora a presente invenção tenha sido descrita em conexão com certas modalidades preferenciais de realização, deve ser entendido que não se pretende limitá-la àquelas modalidades particulares. Ao contrário, pretende-se cobrir todas as alternativas, modificações e equivalentes possíveis dentro do espírito e do escopo da invenção.While the present invention has been described in connection with certain preferred embodiments, it should be understood that it is not intended to be limited to those particular embodiments. Rather, it is intended to cover all possible alternatives, modifications and equivalents within the spirit and scope of the invention.

Claims (4)

1. MÉTODO DE LOCALIZAÇÃO E ESTIMATIVA DE PMD EM ENLACES ÓPTICOS, caracterizado pelo fato de compreender a análise do grau de rugosidade de traços de pOTDR obtidos a partir da emissão, por um OTDR (201), de uma sequência de pulsos (301, 304) com diversas larguras temporais, encaminhados a um enlace de fibra óptica (205).1. METHOD OF LOCALIZATION AND ESTIMATION OF PMD IN OPTICAL LINES, characterized by understanding the analysis of the degree of roughness of pOTDR traces obtained from the emission by an OTDR (201) of a pulse sequence (301, 304 ) of various time widths, routed to a fiber optic link (205). 2. MÉTODO de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de compreender o lançamento de pulsos luminosos em um enlace de fibra (205) sob teste e comparar, com um nível de limiar predefinido, a rugosidade do traço de pOTDR correspondente ao sinal retroespalhado (207, 208, 210, 211) por efeito Rayleigh no dito enlace (205), o trajeto de dito sinal retroespalhado compreendendo um polarizador óptico (209).Method according to claim 1, characterized in that it comprises the release of light pulses on a fiber link (205) under test and comparing, with a predefined threshold level, the roughness of the pOTDR trace corresponding to the backscattered signal. (207, 208, 210, 211) By Rayleigh effect on said link (205), said backscattered signal path comprising an optical polarizer (209). 3. MÉTODO de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de ditos pulsos serem ordenados numa sequência que vai dos pulsos de maior largura temporal (304) para os pulsos de menor largura temporal (301).Method according to claim 2, characterized in that said pulses are ordered in a sequence ranging from the largest time-width pulses (304) to the smallest time-width pulses (301). 4. MÉTODO de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de dita rugosidade ser quantificada mediante a comparação entre os traços de pOTDR no trecho de fibra sob análise (205) com traços de referência de OTDR obtidos mediante a remoção de dito polarizador óptico (209) do trajeto de dito sinal retroespalhado.Method according to Claim 2, characterized in that said roughness is quantified by comparing the pOTDR traces in the fiber portion under analysis (205) with OTDR reference traces obtained by the removal of said optical polarizer ( 209) of the path of said backscattered signal.
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