BR112016024539B1

BR112016024539B1 - Dispositivo para evitar interferência de batida óptica, onu rfog para retransmitir conteúdo e método para a retransmissão de conteúdo

Info

Publication number: BR112016024539B1
Application number: BR112016024539-3A
Authority: BR
Inventors: Marcel F. Schemmann; Venkatesh G. Mutalik; Zhijian Sun
Original assignee: Arris International Ip Ltd.
Priority date: 2014-04-21
Filing date: 2015-04-02
Publication date: 2023-11-28
Also published as: TWI556590B; US9647757B2; US10790902B2; AU2015250202A1; CA2946194A1; WO2015164035A1; EP3134978B1; US10432310B2; US20190379456A1; CA2946194C; BR112016024544A2; MX358535B; AU2017206162A1; MX2016013859A; EP3579462A1; CA2946712C; EP3134979B1; US20160248507A1; WO2015164037A1; CA2993717A1

Abstract

COMBINADOR ÓPTICO ATIVO PARA REDE CATV. Um combinador óptico ativo para uma rede CATV.

Description

REFERÊNCIA CRUZADA A APLICAÇÕES RELACIONADAS

[001] Este pedido reivindica o benefício da prioridade sob 35 U.S.C. § 119 (e) a U.S. Pedido Provisório N° 62/043793 depositado em 29 de agosto de 2014, Pedido Provisório US No. 62/052213, depositado em 18 de setembro de 2014, Pedido Provisório US No. 61/984303 arquivado em 25 de abril de 2014 e US Pedido Provisório No. 61/982089, depositado em 21 de abril de 2014.

ANTECEDENTES

[002] A presente divulgação refere-se a sistemas e métodos que processam sinais através de uma rede de transmissão por cabo.

[003] Apesar das redes de televisão por cabo (CATV) terem originalmente fornecido conteúdo a assinantes em grandes distâncias utilizando um sistema de transmissão exclusivamente de RF, os modernos sistemas de transmissão CATV substituíram grande parte do percurso de transmissão por uma rede óptica mais eficaz, criando um sistema de transmissão híbrido onde o conteúdo do cabo origina-se e termina como sinais RF sobre cabos coaxiais, mas é convertido em sinais ópticos para transmissão sobre a maior parte da distância interposta entre o fornecedor de conteúdos e o assinante. Especificamente, as redes CATV incluem uma head end, no fornecedor de conteúdos para receber sinais RF que representam muitos canais de conteúdo. A head end recebe os respectivos sinais de conteúdo de RF, multiplexa-los utilizando uma rede de combinação de RF, converte o sinal de RF combinado num sinal óptico (tipicamente utilizando o sinal de RF para modular um laser) e transmite o sinal óptico a uma rede de fibra óptica que comunica o sinal a um ou mais nós, cada um próximo de um grupo de assinantes. O nó então inverte o processo de conversão desmultiplexando o sinal óptico recebido e convertendo-o de volta para um sinal de RF para que possa ser recebido pelos telespectadores.

[004] As redes de televisão por cabo (CATV) têm evoluído continuamente desde a primeira vez que foram implementadas como sistemas relativamente simples que forneciam canais de vídeo de um só sentido a partir de um fornecedor de conteúdos. Os primeiros sistemas incluíam transmissores que atribuíam um número de canais CATV para separar bandas de frequência, cada uma de aproximadamente 6 MHz. Os avanços subsequentes permitiram uma comunicação de retorno limitada dos assinantes de volta ao fornecedor de conteúdos, quer através de um sinal dedicado, de baixa frequência pequeno, propagado para a rede coaxial. As redes CATV modernas, no entanto, fornecem não apenas um número muito maior de canais de conteúdo, mas também fornecem serviços de dados (como acesso à Internet) que requerem uma largura de banda muito maior a ser atribuída para ambos os caminhos de retorno. Na especificação, os desenhos e as reivindicações, os termos "caminho para frente" e "downstream" podem ser utilizados alternadamente para se referirem a um percurso de uma head end para um nó, um nó para um utilizador final ou uma head end para um usuário final. Por outro lado, os termos "caminho de retorno""caminho inverso" e "upstream" podem ser usados de forma intercambiável para se referirem a um caminho de um usuário final para um nó, um nó para uma head end ou um usuário final para uma head end.

[005] Os melhoramentos recentes nas arquiteturas CATV que proporcionam melhorias adicionais na entrega de conteúdos incluem arquiteturas FTTP (Fibra para as Premissas) que substituem a rede coaxial entre um nó e a casa de um assinante com uma rede de fibra óptica. Essas arquiteturas são também chamadas de “Frequência de Radio sobre Vidro” (RFoG) arquiteturas. Um dos principais benefícios do RFoG é que ele fornece velocidades de conexão mais rápidas e mais largura de banda do que os caminhos de transmissão coaxiais atuais são capazes de fornecer. Por exemplo, um único condutor de cobre coaxial pode levar seis chamadas telefônicas simultâneas, enquanto um único par de fibras pode transportar mais de 2,5 milhões de chamadas telefônicas simultaneamente. A FTTP também permite que os consumidores agrupem seus serviços de comunicação para receber telefone, vídeo, áudio, televisão, quaisquer outros produtos de dados digitais ou serviços simultaneamente.

[006] Uma deficiência existente dos canais de comunicação de RFoG é a Interferência De Batida Óptica (OBI), que aflige as redes RFoG tradicionais. O OBI ocorre quando dois ou mais transmissores de trajeto reverso são ligados e estão muito próximos em comprimento de onda um ao outro. O OBI limita o tráfego upstream, mas também pode limitar o tráfego downstream. Os esforços existentes para atenuar o OBI concentraram-se nas Unidades de Rede Óptica (ONUs) nas instalações do cliente, ou no CMTS na head end. Por exemplo, algumas tentativas de mitigar OBI tornam o comprimento de onda ONUs específico enquanto outras tentativas criam um agendador ciente de RFoG no CMTS. Ainda outras tentativas incluíram a mudança de comprimentos de onda da ONU na mosca. Devido à natureza fundamental dos lasers e tráfego DOCSIS, nenhuma das técnicas acima produz resultados satisfatórios como colisões de comprimento de onda ainda ocorrem ou o custo é alto. Assim, pode ser desejável em implementações de RFoG reduzir ainda mais ou eliminar a OBI.

BREVE DESCRIÇÃO DAS VÁRIAS VISTAS DOS DESENHOS

[007] A FIG. 1 mostra uma arquitetura RFoG existente.

[008] A FIG. 2 mostra uma arquitetura RFoG melhorada.

[009] A FIG. 3 compara as capacidades das arquiteturas das FIGS. 1 e 2.

[010] A FIG. 4 mostra um percurso de transmissão RFoG entre um CMTS e um modem por cabo.

[011] A FIG. 5 mostra uma ONU melhorada que atenua o recorte.

[012] A FIG. 6 mostra uma segunda ONU melhorada que atenua o recorte.

[013] A FIG. 7 mostra um espectro de saída ONU com um tempo de subida de 100 ns.

[014] A FIG. 8 mostra um espectro de saída ONU com um tempo de subida de 1000 ns.

[015] A FIG. 9 mostra um tempo de resposta de uma ONU para um sinal RF.

[016] A FIG. 10 mostra uma ONU tendo um viés de laser e controle de ganho de amplificador de RF.

[017] A FIG. 11 mostra o tempo de resposta de uma ONU com controle de ganho de RF em proporção ao controle de polarização por laser.

[018] A FIG. 12 mostra o tempo de resposta de uma ONU onde o controle de ganho de RF é retardado em relação ao controle de polarização do laser.

[019] A FIG. 13 mostra uma ONU tendo um ganho de amplificador separado e controle de polarização por laser.

[020] A FIG. 14 mostra uma estrutura de receptor de linha de transmissão.

[021] A FIG. 15 mostra uma ligação de receptor de linha de transmissão a um amplificador polarizado.

[022] A FIG. 16 mostra um receptor de linha de transmissão com detecção de fotocorrente no lado da terminação.

[023] A FIG. 17 mostra um combinador ativo com múltiplas entradas e funcionamento em modo de rajada óptica.

[024] A FIG. 18 mostra um combinador ativo com operação de modo de rajada óptica incluindo controle de polarização do amplificador.

[025] A FIG. 19 mostra um combinador ativo com OBM, polarização de laser, viés de amplificador e controle de ganho.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[026] A FIG. 1 mostra um sistema de RFoG existente exemplificativo 10, em que uma head end 12 fornece conteúdo a uma ONU 14 nas instalações de um cliente através de um nó 16. Uma topologia de RFoG inclui um serviço de todas as fibras da head end 12 para um nó de campo ou rede óptica de unidade (ONU), que normalmente está localizada nas instalações do utilizador ou nas proximidades. Na head end 12, um laser downstream envia um sinal de radiodifusão que é dividido opticamente várias vezes. A unidade de rede óptica, ou ONU, recupera o sinal de radiodifusão de RF e passa para a rede coaxial do assinante.

[027] A head end 12 tipicamente inclui um transmissor 18 que fornece um sinal downstream para um ou mais 1x32 separadores passivos 20 que inclui 32 portas de saída, cada uma das portas de saída ligadas a um divisor 28 de multiplexador de divisão de comprimento de onda (WDM) que distribui o conteúdo downstream sobre um segmento de transmissão de fibras 24 para o nó 16, o qual por sua vez inclui outro divisor de 1x32 22, em que cada porta de saída do divisor 22 está ligada através de outro segmento de fibra 26 a uma ONU 14 particular nas instalações de um assinante.

[028] As unidades de rede óptica (ONUs) num ambiente RFoG terminam a ligação de fibra numa interface do lado do assinante e convertem o tráfego para entrega através da rede doméstica nas instalações do cliente. O cabo coaxial pode ser usado para conectar as ONUs de uma rede RFoG a um ou mais dispositivos de usuário, onde os dispositivos de usuário RFoG podem incluir modems a cabo, EMTAs ou set-top boxes, como os dispositivos de usuário de uma rede HFC. Por exemplo, a ONU 14 pode ligar-se a descodificadores, modens de cabo ou elementos de rede, semelhantes por meio de cabo coaxial, e um ou mais modems de cabo podem ligar-se ao cabeamento telefónico interno do assinante e/ou a computadores pessoais ou dispositivos semelhantes Via Ethernet ou conexões Wi-Fi.

[029] Os especialistas na técnica compreenderão que a arquitetura anterior é apenas ilustrativa. Por exemplo, o número de portas dos divisores 20 e 22 pode ser alterado, como desejado. Deve também ser entendido que a head end 12 pode incluir mais divisores 20, tendo cada separador saídas ligadas a um respectivo nó de modo a servir um grande número de assinantes.

[030] Ao longo do percurso de retorno da ONU 14 do assinante para a head end 12, o divisor 22 funciona como um combinador, isto é, até 32 ONUs podem fornecer sinais de caminho de retorno ao nó 16, que os combina para transmissão upstream ao longo do comprimento de fibra 24. Cada um dos sinais da respectiva ONU 14 é então separado dos outros sinais pelo WDM 28 para ser recebido por um receptor separado 30 na head end 12. Os sinais dos respectivos receptores são então combinados por um combinador 32 para transmissão à um Serviço de Terminação de Modem de Cabo (CMTS) na head end 12. Os sinais são combinados no domínio de RF na head end 12 pelo combinador 32, antes de serem ligados à entrada de CMTS upstream. Combinado com o limite de potência para a frente na fibra, os sinais combinados requerem uma fibra para frente (L1 km) por grupo de 32 assinantes.

[031] Na direção para a frente, o transmissor dianteiro é fornecido a um amplificador de multiportas de maior potência que distribui a energia. Por exemplo, na head end 12, o transmissor 18 fornece saída para um Amplificador de Fibra Dopada Erbium (EDFA) 34 que distribui internamente potência sobre as 32 saídas do combinador 20, cada saída operada a uma potência relativamente elevada, e aproximadamente 18 decibéis-miliwatts (dBm). O WDM 28 passa tipicamente a luz de 1550 nm do EDFA 34 na direção para a frente e dirige a luz inversa, tipicamente a 1610 nm ou talvez 1310 nm na direção inversa aos receptores 30. O WDM 28 pode ser ligado a uma fibra de comprimento L1 que Alimenta o divisor 22 no nó 16. As saídas do divisor 22 são proporcionadas, cada uma, a segundas fibras de comprimento L2 que estão respectivamente ligadas às ONUs 14 nas residências dos assinantes. Normalmente, L1 + L2 pode ser até 25 km. As ONUs 14 convertem a luz transmitida direta para sinais de RF para a rede coaxial doméstica. As ONUs 14 também recebem sinais de RF da rede doméstica e modulam estes sinais para um laser, operando a 1610 nm, por exemplo, e a saída do laser é enviada para upstream na fibra L2. O sinal upstream é combinado com outros sinais upstream no combinador 22 e transmitidos mais upstream na fibra LI. No WDM 28 os sinais upstream são dirigidos para os receptores de head end 30.

[032] O orçamento de perda para 32 assinantes e 25 km de fibra requer um receptor na head end 12 para cada grupo de 32 assinantes; Dado que uma potência de transmissão upstream de 3 dBm, os receptores 30 e o WDM 28 podem tipicamente operar a uma potência entre -18 e -21 dBm, tornando uma boa taxa de sinal a ruído desafiador, de tal forma que os receptores de banda limitada são normalmente necessários para desempenho aceitável. Além disso, o combinador óptico passivo 22 que combina múltiplas entradas ópticas a uma única saída por definição cria OBI entre estas entradas, como descrito anteriormente e criará, por conseguinte, ruído no domínio de RF nos receptores de head end 30. Além disso, também deve ser assumida uma perda de cerca de 24 dB na frente do caminho; Para uma potência de saída EDFA de 18 dBm por porta, isto fornece -6 dBm de energia para os receptores. Isto é suficiente para um desempenho aceitável na ONU a 1 GHz, desde que sejam utilizados receptores de baixo ganho, de baixo ruído.

[033] As técnicas divulgadas para a eliminação de OBI são desejáveis, e a maneira divulgada para a eliminação de OBI como divulgado pode permitir uma maior capacidade upstream e downstream. Além disso, o combinador e as características divulgadas do combinador podem permitir a coexistência de RFoG ao lado dos sistemas tradicionais HFC/D3.1 e potenciais futuros sistemas PON. A eliminação de OBI é críticada em alguns sistemas para desbloquear o vasto potencial da fibra óptica. Descrevem-se mais detalhadamente aqui formas de realização para uma arquitetura que incorpora o sistema combinador óptico descrito.

[034] A FIG. 2 mostra um sistema 100 melhorado para distribuir conteúdos CATV a uma pluralidade de assinantes através de uma rede RFoG. A arquitetura mostra uma head end 110 possuindo um transmissor 112 e um receptor 114 ligados cada um a um divisor de WDM 116 que emite um sinal para, e recebe um sinal de, uma ligação de fibra 118 de L1 km. A ligação de fibra 118 está ligada a uma unidade de divisor/combinador ativa 120. A unidade de divisor/combinador 120 pode incluir, de preferência, um WDM 122 que separa os sinais de percurso de frente dos sinais de percurso inverso. O sinal de percurso direto do WDM 122 é fornecido a um EDFA 124 que emite um sinal óptico amplificado para um divisor 126 1x ativo que tem 32 portas de saída, cada uma das respectivas segundas ligações de fibra 128. Em cada porta, o nível de potência pode ser modesto (Por exemplo, na faixa de 0-10 dBm), mas também pode ser elevada (por exemplo, na faixa de 18 dBm).

[035] Na direção inversa, o divisor de portas 1x32 126 opera como um combinador ativo 126, e inclui, em cada porta, um WDM que dirige a luz ascendente para um detector na porta, que converte os sinais ópticos recebidos em sinais elétricos, os amplifica no domínio RF e fornece os sinais elétricos a um transmissor 129 que emite luz a, por exemplo, 1610 nm, 1310 nm, ou algum outro comprimento de onda apropriado, fornecido ao WDM 122, que por sua vez direciona a luz upstream para a fibra 118. Na head end 110, a fibra 118 está conectada ao WDM 116 que direciona a luz upstream para o receptor 114.

[036] Cada uma das portas do divisor 32/combinador 126, através de uma respectiva fibra 128, emite um respectivo sinal para uma segunda unidade divisora 30/combinadora ativa do mesmo tipo e configuração que a unidade divisora/combinadora 120. O comprimento (S) da fibra (128) pode variar em relação um ao outro. A potência de saída pela porta divisora é baixa, em torno de 0 dBm. As portas de divisão estão ligadas às ONUs 140, por exemplo numa Unidade de Moradia Múltipla (MDU) ou uma vizinhança, através da fibra 132 de comprimento L3. Em um sistema RFoG básico, a soma dos comprimentos de fibra L1 + L2 + L3 é de até 25 km. O sistema 100, no entanto, permitirá um comprimento total de fibra mais elevado entre a head end 110 e as ONUs 140, tal como 40 km, porque o sistema 100 pode tolerar uma perda de SNR mais elevada, conforme descrito adiante

[037] Os sinais upstream a partir da ONU 140 são individualmente terminados diretamente na unidade de divisão/combinador ativa 130; Mesmo para ONUs operando a 0 dBm, a potência que atinge os detectores é de cerca de - 2 dBm (a fibra 132 é uma fibra curta até alguns km, e a perda de WDM dentro do combinador ativo é pequena). Isto é quase 20 dB maior do que nos sistemas RFoG existentes, o que significa que os níveis de RF após o detector no divisor 134 são quase 40 dB maiores do que nos sistemas RFoG existentes. Como consequência, a figura de ruído do receptor não é crítica, e os receptores de largura de banda alta podem ser usados com desempenho de ruído relativamente baixo. O sinal de RF recebido é retransmitido através do transmissor 136 ao longo do caminho inverso para dentro da fibra 128 e recebido e retransmitido pela unidade de divisão/combinador 120, anterior e depois para a head end 110. Embora a repetição da retransmissão conduza a alguns incrementos na SNR, as melhorias na SNR a partir da arquitetura ativa proporciona um desempenho global muito maior em relação aos sistemas RFoG tradicionais. Mais importante ainda, porque todos os sinais reversos são terminados individualmente em detectores separados, não pode haver interferência de batida óptica (OBI) entre diferentes sinais inversos. Os sinais inversos não são combinados opticamente, portanto, OBI não pode ocorrer.

[038] Embora em algumas concretizações, as unidades divisoras/combinadoras de RF, tais como 120 e 130 podem utilizar um combinador de RF para combinar os respectivos sinais elétricos de cada detector em cada porta, isto pode produzir perdas inaceitáveis na transmissão upstream a partir da ONU para a head end, as unidades de divisoras/combinadoras RF 120 e 130 preferencialmente têm os detectores dispostos numa estrutura de linha de transmissão tal como mostrado na figura 14, o qual não irá incorrer numa perda de sinal tão elevada.

[039] Na direção para a frente podem existir múltiplos EDFAs, tais como o EDFA 124 na unidade divisora/combinadora 120; Estes EDFAs são dispositivos econômicos do estágio único com baixa dissipação de energia - tipicamente 2 Watts ou menos. A ligação em cascata dos EDFAs resulta numa acumulação de ruído devido aos valores de ruído finito dos EDFAs. Enquanto que a arquitetura de divisão ativa não requer os EDFAs, uma vez que um EDFA (não mostrada) numa extremidade 110 de cabeça de alta potência poderia ainda ser utilizada para fornecer energia às ONUs 140, a utilização de EDFAs, tal como o EDFA 124, dentro das unidades de divisão ativa fornece algumas vantagens. Por exemplo, a complexidade e a dissipação de energia do equipamento na head end 110 é grandemente reduzida, assim como a contagem de fibras que emana da head end 110. A quantidade de potência fornecida às ONUs 140 é prontamente aumentada para aproximadamente 0 dBm de -6 dBm em um sistema RFoG tradicional. Consequentemente, os receptores ONU obtêm 12 dB mais de nível de RF dos seus detectores e não necessitam de um ganho tão elevado ou de uma contribuição de ruído de receptor tão baixa. Mesmo com requisitos de ruído relaxado nos receptores da ONU, o impacto de SNR devido ao ruído EDFA é facilmente superado devido à maior potência recebida. Além disso, pode ser suportado mais espectro na direção para a frente com um SNR aceitável em relação às arquiteturas atuais, tal como 4 GHz em vez de 1 GHz em RFoG atual, portanto, as taxas de rendimento de dados totais podem crescer significativamente sem uma mudança na operação para permitir, por exemplo, serviços que fornecem velocidades de download de 40Gbps e velocidades de upload l0Gbps.

[040] Em algumas concretizações, o combinador óptico proporciona a upstream e downstream RFoG e uma via completamente transparente e recíproca para a transmissão PON. O combinador óptico pode permitir transparência completa para implantações PON. Por exemplo, o combinador óptico pode permitir funcionalidades sem capacidade de OBI e de alta capacidade por implantação em redes compatíveis FTTH compatíveis com HFC D3.1. Do mesmo modo, o combinador óptico pode ser incorporado em GPON, 1G-EPON, XGPON1, 10G/1G- EPON, 10G/10G-EPON. A compatibilidade com HFC e D3.1 permite que o combinador óptico descrito seja implantado ao lado de uma rede de HFC atual e esteja pronto a D3.1. O combinador óptico pode ser implementado num nó de fibra, numa unidade de habitação múltipla (MDU) e em implantações de casa unifamiliar (SFU).

[041] As concretizações para um combinador RFoG incluem a prevenção ou eliminação de OBI no combinador em oposição à sua gestão nas extremidades da rede (tal como a utilização de um agendador CMTS no lado da head end da rede ou ONUs específicas de comprimento de onda na extremidade do assinante da rede). São descritas formas de realização que permitem a eliminação de OBI. O combinador óptico descrito pode ser utilizado para eliminar OBI, aumentar a capacidade e/ou permitir múltiplos serviços em RFoG, a versão em cabos das redes FTTH.

[042] O combinador óptico descrito pode ser independente de ONUs, modems de cabo e CMTS. O combinador óptico descrito pode ser agonista de CMTS, eliminando assim a necessidade de criar um agendador ciente de RFoG, que é simultaneamente restritivo e demorado. O combinador óptico torna uma versão a cabo de FTTH mais viável, em comparação com as alternativas PON. Por exemplo, em concretizações, o combinador óptico descrito tem uma capacidade de passagem de PON recíproca do combinador óptico juntamente com uma capacidade elevada upstream e downstream, o que auxilia a implementação de RFoG sem interrupção para o sistema subjacente, ou prejudica a futura inclusão da funcionalidade PON, Como a implantação PON posterior em um sistema RFOG.

[043] Em algumas concretizações, o combinador óptico tem 32 portas, mas requer apenas uma porta de transmissão, uma porta de recepção e um componente WDM na head end. Assim, em vez de exigir 32 WDMs e 32 portas de recepção, o combinador óptico descrito pode poupar no espaço da head end e potência. O combinador pode ser um dispositivo ativo que precisa de aproximadamente 2 Watts de energia. O combinador óptico pode ser alimentado por fontes de energia prontamente disponíveis no sistema RFoG, ou a alimentação pode ser fornecida para o combinador óptico. A fonte de alimentação pode incluir uma bateria back-up ou alternativas de energia solar/fibra. Se a energia for perdida e a bateria tiver também esgotado, toda a transmissão recíproca PON não será afetada. No entanto, a transmissão RFoG upstream é interrompida. Em um sistema RFoG convencional teria sido parado também porque a preponderância do OBI teria prejudicado severamente o sistema de qualquer maneira se o sistema fosse um sistema RFoG tradicional com um combinador passivo. Também em caso de perda de energia, a ONU (Unidade de Rede Óptica) nas residências deixaria de funcionar de tal forma que sem qualquer energia de reserva tais sistemas deixarão de funcionar, quer sejam sistemas RFoG ou PON, com ou sem o combinador ativo aqui divulgado. O receptor óptico de head end 114 pode necessitar apenas de uma gama de potências de entrada de 0 a 3 dBm e requer 15 dB menos de potência de saída de RF devido à ausência do combinador de RF de tal modo que com uma tal potência de entrada óptica e uma saída de RF baixa o ganho pode ser baixo.

[044] Aqui descritas são concretizações para um combinador óptico ativo que recebe luz de entrada a partir de múltiplos dispositivos downstream, ou seja, unidades de rede ótica de usuário final (ONUs) ou dispositivos combinadores óticos downstream e retransmite sinais RF modulados nas fontes de luz de entrada para um laser que envia um sinal de saída modulado upstream. Em algumas concretizações, o combinador óptico inclui uma função de divisão ótica.

[045] Conforme descrito acima, um grande grupo de serviços (neste exemplo do 32x32) pode ser atendido por um único transmissor na head end. No retorno, o ONU envia luz com nível de potência Pr dBm para a fibra L3 para uma porta da unidade de combinação óptica divulgada. A unidade 1x32 na unidade de combinação óptica divulgada é um divisor passivo para sinais para frente, mas utiliza componentes WDM dentro da unidade 1x32 para a divisão de luz upstream a partir da ONU desligado da fibra e a direciona para fotodetectores de modo que todos os caminhos upstream são recebidos. Em concretizações, as saídas de fotodetector podem ser preferencialmente somadas em uma estrutura de linha de transmissão e fornecidas para um amplificador RF e laser com potência de saída Pr3 que transmite a informação upstream para um WDM que combina a luz upstream para a fibra L2 para a unidade de combinação óptica upstream. A unidade de combinação óptica upstream então combina sinais de múltiplas unidades de combinação ótica downstream e através de transmissor laser com saída Pr2 fornece os sinais upstream para a fibra L1. Os sinais upstream na fibra L1 são direcionados com o componente WDM na head end para um receptor da head end (HE Rx). Então um sistema geral pode usar uma única fibra da head end para um grupo de serviços muito grande. Isto é proporcionado por uma arquitetura com múltiplas unidades de combinação ótica em cascata.

[046] O combinador óptico descrito pode, de preferência, eliminar o OBI, tornando um sistema livre de OBI. O combinador óptico permite um alcance longo e grandes divisões, e até 40 km e 1024 divisões, que se expandirão ainda mais. A capacidade elevada upstream e a downstream permitida pelo combinador óptico descrito inclui até 10G DS/1G US e tão elevada como 40G DS/10G US.

[047] Em concretizações, o combinador óptico revelado evita a interferência em implementações de RFOG no combinador em vez de impedir a interferência usando medidas tomadas na ONU onde tentativas anteriores falharam ou provaram ser proibitivas em termos de custos.

[048] As arquiteturas RFoG tradicionais têm um orçamento de energia fixo. Isto significa que à medida que o comprimento da fibra entre a head end e as ONUs aumenta, um número menor de divisões pode ser utilizado, como pode ser visto na FIG. 3 onde a linha curva inferior representa a arquitetura existente e a linha curva superior representa a arquitetura ativa aqui revelada. Inversamente, quanto mais divisões forem desejadas, menos comprimento de fibra pode ser implementado. Contudo, a arquitetura ativa revelada permite um comprimento de fibra de até aproximadamente 40 km independentemente do número de divisões utilizadas, o que significa que a arquitetura ativa revelada permite comprimentos de fibra de 40 km ou mais juntamente com um grande número de divisões, por exemplo 1024, avançando assim a topologia e implantação de FTTP.

[049] O custo global da arquitetura de divisor ativo ilustrada na FIG. 2 é semelhante ao de uma solução RFoG tradicional. O custo dos blocos de ganho EDFA do divisor ativo e componentes WDM e detector na arquitetura ativa é compensado pela eliminação da engrenagem de cabeça, como receptores, EDFAs de alta potência e combinadores. Uma redução de custo das ONUs que podem operar com potência de saída mais baixa ainda suporta a arquitetura de divisor ativo. Outras vantagens da arquitetura de divisor ativo podem incluir uma redução na contagem de fibras de saída a partir da head end, o que pode ter um grande impacto no custo do sistema, bem como uma opção de utilização de ONUs inversas de 1310 nm enquanto permanece dentro de um orçamento de perda de SNR típico, que pode reduzir ainda mais os custos. Além disso, o sistema ilustrado na FIG. 2 exibe uma largura de banda aumentada em relação ao que as arquiteturas RFOG existentes são capazes de fornecer, evitando limites nos tamanhos de grupos de serviços e requisitos concomitantes para mais portas de retorno CMTS. Finalmente, ao contrário das técnicas de mitigação de OBI em RFoG existentes arquiteturas, o sistema ilustrado na FIG. 2 não requer óptica refrigerada ou controlada por temperatura e ligações de comunicação bidirecionais que necessitam de inteligência adicional da ONU.

[050] Cada um destes fatores proporciona uma vantagem de custo adicional de uma solução de divisor ativo sobre arquiteturas RFoG existentes. O espaço e a potência necessários na head end também são reduzidos; A solução de divisor ativa requer uma porta de transmissão, uma porta de recepção e um componente WDM. As arquiteturas RFoG existentes, por outro lado, requerem portas de transmissão, EDFAs de alta potência multiportas, 32 WDM's, 32 portas de receptor e um combinador RF de 32 portas. As arquiteturas RFoG existentes requerem muito baixo ruído, alto ganho e receptores de potência de saída com métodos de esmagar implementados para superar a perda de potência e a adição de ruído no combinador de RF. O sistema 100 ilustrado na FIG. 2, inversamente, funciona com potência de entrada normalmente na faixa de 0-3 dBm, é necessário pouco ganho e requer 15 dB menos de potência devido à ausência do combinador de RF antes do CMTS.

[051] De preferência, a unidade de combinação óptica descrita implementa uma abordagem de linha de transmissão para combinar múltiplos fotodetectores ópticos num único receptor óptico. Isto pode ser conseguido em configurações unidirecionais ou bidirecionais. Um sistema unidirecional não fornece sinais de comunicação de controle de um divisor óptico ativo para uma ONU, isto é, os sinais de comunicação de controle passam apenas de uma ONU para um divisor ativo. Assim, num sistema unidirecional, um divisor óptico ativo simplesmente aceita um nível de saída de uma ONU e opera com esse nível de saída. Um sistema bidirecional passa os sinais de controle de um divisor óptico a ONUs instruindo-os a ajustar sua potência de saída; Este tipo de sistema permite uma equalização exata dos níveis de entrada para o divisor óptico ativo a partir de cada ONU.

[052] Alguns sistemas de divisor/combinador ativos podem preferencialmente incluir redundância onde os divisores ópticos ativos alternam a sua potência de laser de retorno (o laser de retorno que transporta a informação combinada das ONUs ligadas a ela) entre um estado de potência elevada e baixa ou opera este laser no modo CW. Nesse caso, uma head end upstream ou um divisor óptico ativo pode facilmente detectar perda de energia numa entrada de entrada e permitir que uma segunda entrada de entrada ligada a outra rota de fibra receba a informação; No caminho para a frente, a outra rota de fibra também seria ativada neste caso porque geralmente a luz dianteira e inversa partilham a mesma fibra. Além disso, alguns sistemas de divisor/combinador ativos podem incluir um laser inverso no divisor óptico ativo que ajusta a sua saída de potência em função do número de transmissores ONUs para o divisor óptico ativo e a fotocorrente recebida destas ONUs. Ainda outros sistemas de divisor/combinador ativos podem ter um fator de ganho e potência de laser inversa do divisor óptico ativo ajustado para um valor fixo.

[053] Preferencialmente, a unidade combinadora óptica descrita é capaz de se configurar sob circunstâncias em mudança. Ocorrem instâncias em que modems de cabo na ONU são obrigados a comunicar com o CMTS mesmo se não houver dados a serem transmitidos. Normalmente, no entanto, a ONU é desligada durante os períodos em que não há dados a serem transmitidos entre a ONU e CMTS, e um modem a cabo pode ir horas antes de receber ou enviar dados. Assim, em algumas formas de realização a unidade combinadora descrita pode ser configurada para permanecer em comunicação com o CMTS. Os modems a cabo podem ser necessários para comunicar de volta ao CMTS uma vez a cada 30 segundos, ou algum outro intervalo apropriado.

[054] Modos Operacionais da ONU e Prevenção de Clipping a Laser.

[055] Em arquiteturas RFoG tradicionais, as ONUs transmitem informação em rajadas e em qualquer momento uma ou mais ONUs podem ligar e começar a transmitir informação. Conforme exigido pela especificação DOCSIS, todas as ONUs são consultadas repetidamente com um intervalo de até 5 minutos, mas geralmente menos. Quando uma ONU é ligada, a potência óptica transmitida pela ONU sobe de zero para a potência de saída nominal em um curto espaço de tempo. Como consequência, a potência óptica recebida pelo divisor ativo a partir dessa ONU passa por essa mesma transição. A taxa de varredura com a qual a ONU pode ligar é restringida pela especificação DOCSIS, mas a transição ainda é relativamente abrupta, assemelhando-se a uma função de etapa. Como é bem conhecido a partir da teoria do sinal, uma função de passo tem um espectro de frequência que contém energia significativa nas baixas frequências, com energia decrescente à medida que a frequência aumenta. Se a energia de baixa frequência fosse permitida ser retransmitida sem impedimento pelo laser divisor ativo quando estiver retransmitindo sinais, então o sinal poderia realizar um “overdrive” prontamente o laser e causar clipping de laser. Para evitar tal recorte, várias abordagens podem ser utilizadas.

[056] Em primeiro lugar, pode ser implementado um filtro de passagem alta íngreme após os detectores do divisor ativo, o que garante que os sinais de baixa frequência induzidos nos fotodetectores das ONUs que ligam e desligam não excedam o laser utilizado para a retransmissão. Tal filtro de passagem alta deve ser construído de modo a apresentar baixa impedância para a frequência, de modo que os fotodetectores não vejam uma flutuação de polarização significativa quando os ciclos de ONUs ligam e desligam. Por exemplo, se um condensador de acoplamento fosse utilizado como o primeiro elemento num filtro que apresentasse alta impedância para os fotodetectores, então uma ONU que se acende poderia resultar numa flutuação de polarização significativa dos fotodetectores; Esse filtro não deve preferencialmente ser utilizado. Neste contexto, uma flutuação significativa de polarização seria uma flutuação superior a 10%. De preferência, o filtro de passagem alta é configurado para limitar as flutuações a níveis bem abaixo desta figura, por exemplo 5% ou mesmo 2%. Além disso, se o laser de retransmissão é usado no modo de rajada, então a velocidade de giro do laser de retransmissão deve preferencialmente ser limitada quando se liga, de modo a limitar a quantidade de espectro de baixa frequência nos fotodetectores da unidade de divisor ativo anterior.

[057] Como observado acima, as ONUs operam normalmente no modo de rajada e isto causa os problemas associados apenas descritos. Operação em modo de rajada da ONUs é necessária em uma arquitetura RFoG existente porque, de outra forma, a probabilidade de ocorrência de OBI seria muito alta e o sistema geralmente não funcionaria. Com a arquitetura de divisor ativo, no entanto, OBI não pode ocorrer e a margem de sinal para ruído é muito maior do que com RFoG. Devido a isso, uma segunda abordagem para reduzir clipping é operar ONUs em um estado contínuo "ligado" com a arquitetura ativa anteriormente descrito. Para ONUs 32 entregando sinais em um divisor ativo, o ruído de disparo e ruído de laser acumula, mas o orçamento de sinal para ruído é tão alto que o desempenho SNR resultante é ainda muito melhor em relação aos sistemas RFoG existentes. Como consequência, a arquitetura do divisor ativo permite a operação de todas as ONUs conectadas simultaneamente, uma vez que a arquitetura do divisor ativo elimina o OBI.

[058] Uma terceira opção para aliviar o corte por laser é permitir que as ONUs operem no modo de rajada, mas para detectar a quantidade de energia fora da ONU e atenuar o sinal da ONU de modo a evitar o corte. Com referência à FIG. 4, utilizando um sistema RFoG tradicional 200, o CMTS 210 pode manter constante o nível de RF numa entrada retorno. O sinal de retorno é gerado por um modem a cabo 220, fornecido a uma ONU 230 que inclui um transmissor inverso óptico e transmitido através de uma rede óptica 240 para um receptor 250 co-localizado com o CMTS que converte o sinal óptico de volta para um sinal de RF e proporciona ao CMTS 210. Deve ser entendido que a rede óptica 240 pode conter elementos ativos e passivos. Deve também ser entendido que a comunicação entre o modem de cabo 220 e o CMTS 210 é bidirecional, isto é, existem ambos os sinais de percurso "para frente" e "para trás".

[059] O trajeto de comunicação ilustrado na FIG. 4 pode ser utilizada para ajustar o nível de saída do modem de cabo 220. No caso da perda da ONU 230 para o receptor 250 ser elevada, ou a perda do receptor 250 para o CMTS 210 for elevada, o CMTS 210 ajustará a saída do modem a cabo 220 para um nível elevado de modo a obter um nível de entrada definido no CMTS ou um nível dentro de uma gama predefinida no CMTS. Nos sistemas RFoG tradicionais há margem considerável no nível de entrada que a ONU pode manipular, para permitir este ajuste. No entanto, ainda é possível que o modem a cabo 220 ultrapasse a ONU 230, particularmente à medida que a quantidade de espectro utilizada pelo modem a cabo aumenta para suportar futuras cargas de dados pesados. Quando a ONU 230 é sobre-acionada, então o sinal de RF modulado no laser da ONU 230 torna-se tão elevado que o laser inverso na ONU 230 é acionado no clipping, isto é, a potência de saída do laser oscila tão baixa que o laser está desligado. Isso provoca graves distorções de sinal e cria um amplo espectro de frequências que interfere com a comunicação em todo esse espectro.

[060] A rede óptica tipicamente combina sinais de múltiplas ONUs, cada ONU está tipicamente a comunicar-se noutra banda do espectro de frequência. A comunicação de todas estas ONUs é afetada pelo amplo espectro induzido pelas distorções, mesmo que apenas uma ONU esteja cortando. De preferência, este problema é resolvido de tal forma que as outras ONUs não são afetadas, a ONU de recorte é levada para um estado onde ainda pode comunicar e o CMTS produz um aviso de que uma ONU não está a funcionar de forma ótima.

[061] Uma variante da terceira opção que acabamos de descrever é a de operar ONUs em modo de rajada onde a ONU alterna entre um estado de baixa potência (por exemplo -6 dBm) e um estado de alta potência (por exemplo, 0 dBm). Isto significa que o laser da ONU nunca se desliga completamente, isto é, o laser opera sempre acima do seu limiar de laser e pode sempre ser monitorizado pelo divisor ativo. A redução da potência de saída quando não está a transmitir sinais de RF reduz o disparo e o ruído de laser acumulados no divisor ativo de tal modo que o impacto de sinal para ruído é minimizado.

[062] Em circunstâncias em que a unidade de combinação óptica faz ciclos para um estado de baixa potência em vez de um estado completamente desligado, a corrente de fotodiodo e um máximo/mínimo pode ser rastreado para a corrente de fotodiodo em todas as portas do combinador e, deste modo, um microcontrolador pode ser usado no combinador óptico para rastrear continuamente o máximo e o mínimo num intervalo de tempo especificado. Por exemplo, se durante dez minutos a corrente de fotodiodo máxima é 0, então o combinador óptico determina que o modem a cabo não está conectado, tem uma ligação óptica defeituosa ou está defeituosa de outra forma. Opcionalmente, o combinador óptico ativo pode sinalizar ausência de corrente fotoelétrica para uma head end. O combinador óptico também é capaz de se configurar caso o combinador óptico pode ou não determinar se a luz recebida é em rajadas, como na operação RFoG normal, ou CW (onda contínua) como com um transmissor reverso de nó. O combinador óptico é capaz de saber usando sinalização CMTS upstream imposta pelo CMTS para os modems para analisar quais portas estão funcionando, quais portas são silenciosas, quais portas de entrada estão conectadas a ONUs e quais portas de entrada estão conectadas ao combinador óptico de transmissores reversos, onde as portas do combinador óptico podem ter um perfil de potência de saída diferente das ONUs no sentido de que a potência pode ser CW ou pode flutuar entre um estado de baixa e alta potência ou pode transportar informação incorporada na sinalização indicando a presença de um combinador óptico adicional entre a ONU e o combinador óptico.

[063] Para os divisores ativos em cascata, os lasers de retorno em divisores ativos em cascata podem ser operados de modo semelhante no modo de rajada convencional em que o laser desliga entre rajadas, no modo CW ou num modo de rajada que alterna entre um estado de potência elevada e um estado de baixa potência. Deve também ser entendido que a operação em CW de lasers inversos e/ou ONUs, ou operação em modo de ruptura com um nível baixo e um nível mais elevado facilita ainda a determinação dos níveis de entrada óptica nas entradas de entrada upstream de divisores ativos. Deve também ser entendido que, embora os dispositivos e métodos revelados na presente aplicação que impedem ou reduzem de outro modo o corte por um laser que funciona no modo de rajada foram descritos no contexto de uma ONU, os dispositivos e métodos utilizados para impedir o corte por um laser em uma ONU são igualmente aplicáveis à prevenção de recorte por um laser num divisor ativo como previamente descrito.

[064] A FIG. 5 mostra um sistema que atenua o corte de laser que de outro modo poderia resultar de comunicações de modo de rajada a partir de uma ONU. Especificamente, uma ONU 300 pode incluir um detector RF rms 310, um microcontrolador 320 e um algoritmo para ajustar um atenuador 330 na ONU como resultado da potência detectada no detector RF rms 310. O caminho inverso a partir da ONU 300 pode ser operado em modo de rajada; Quando um sinal de RF é apresentado à entrada 340, então o laser 350 da ONU é ligado pelo circuito de polarização 360. Isto pode ser conseguido quer por um detector de RF adicional (não mostrado na figura) no circuito de entrada que gira diretamente sobre a polarização do circuito (seta tracejada) ou pelo detector de RF 310 e o microcontrolador 320 acionando a polarização e ajustando o nível de polarização. Quando ocorre uma rajada, o detector de RF 310 mede um nível de potência e fornece isso ao microcontrolador 320. O microcontrolador também está ciente da corrente de funcionamento do laser 350 como definido pelo circuito de polarização 360. Assim, o microcontrolador 320 pode calcular se o nível do sinal de RF é suficientemente grande para induzir o corte do laser reverso. Se não ocorrer nenhum corte, não é necessário tomar mais medidas e a ONU 300 pode reter um valor nominal de atenuação de RF. Se, nesse momento, a ONU não estiver a um valor nominal de atenuação de RF, o procedimento é mais complicado, isto será discutido mais tarde na especificação.

[065] Se o clipping ocorrer, o microcontrolador 320 armazena o evento. Se um número especificado de eventos de recorte tiver sido contado dentro de um intervalo de tempo especificado, então o microcontrolador 320 determina que a ONU 300 tem uma degradação de desempenho significativa devido ao recorte e também está prejudicando significativamente outras ONUs no sistema. Nesse caso, o microcontrolador 320 calcula o quanto a atenuação de RF tem de ser aumentada para eliminar o recorte usando medições de potência de RF que foram previamente gravadas. O microcontrolador 320 aumenta então a atenuação de RF para um novo valor tal que o laser 350 é modulado mais fortemente do que o normal (mais índice de modulação do que o valor nominal), mas ainda abaixo do recorte. O microcontrolador 320 pode opcionalmente também aumentar a configuração de polarização do laser para proporcionar mais espaço livre para a modulação por laser.

[066] Como a atenuação do sinal da ONU 300 foi aumentada, o nível de RF visto pelo CMTS na extremidade da ligação cai. O CMTS tentará então instruir o modem a cabo para aumentar o nível de saída para restaurar o nível de entrada desejado para o CMTS. Isso pode resultar em um dos dois cenários. Em primeiro lugar, o modem a cabo pode não ser capaz de aumentar ainda mais o nível de saída e o CMTS listará o modem a cabo como uma unidade de problema que não é capaz de atingir o nível de entrada desejado para o CMTS. Isso não significa que o CMTS não possa mais receber sinais do modem a cabo, já que o CMTS tem um amplo alcance de entrada para aceitar sinais. Assim, o caminho inverso ainda geralmente funciona, enquanto que teria sido gravemente prejudicada se o problema de clipping não tivesse sido resolvido. Em segundo lugar, o modem a cabo pode ter mais espaço livre, caso em que o CMTS irá instruí-lo a aumentar seu nível de saída e restaurar o nível de entrada CMTS para o valor desejado. Como consequência, o laser inverso será acionado para recortar novamente e o microcontrolador ONU irá aumentar ainda mais a atenuação de RF. Este ciclo continuará até que o cabo modem tenha alcançado sua capacidade de saída máxima e, em seguida, o sistema está de volta para o primeiro cenário.

[067] O sistema mostrado na FIG. 5 fornece proteção de clipping por ONUs, e também faz com que o CMTS esteja ciente de modems com problema ou ONUs. Como foi notado anteriormente, a causa raiz do problema era que a perda de ONU para CMTS era demasiado grande, devido, por exemplo, a uma ligação de fibra ruim na rede óptica de ONU para o receptor. Esse problema é sinalizado e, eventualmente, será corrigido. Quando o problema é corrigido no entanto, o nível de entrada CMTS aumenta para além do nível de entrada CMTS preferido e, em seguida, o CMTS irá direcionar o modem a cabo para reduzir o nível de saída. Se a ONU não está no valor de atenuação nominal e observa que o índice de modulação real está no nível nominal ou abaixo do nível nominal, então isto pode ser reconhecido como diferente do "novo valor" anterior para ONUs que tinham sido excedidos que foram deliberadamente acima do índice de modulação nominal. Isto implica que o problema no sistema foi fixado e o microcontrolador pode reduzir a atenuação para baixo ao valor nominal, gradualmente ou em uma etapa. Deste modo, esta técnica recupera automaticamente do estado em que protege a ONU do corte com maior atenuação para a atenuação nominal uma vez que o sistema foi fixado.

[068] Tal como anteriormente indicado, uma ONU leva tempo para ligar depois de uma rajada ter sido detectada. Por exemplo, a especificação RFoG indica que o tempo de ativação de uma ONU deve estar entre 100ns a 1000ns (isto é, 1µs). Um tempo de ativação que é demasiadamente rápido, indesejavelmente, cria um ruído de baixa frequência muito elevado, que diminui à medida que a frequência aumenta. Infelizmente, devido a este ruído estender-se para cerca de 50MHz ou mais, a maioria dos sinais de corrente ascendente atualmente em desenvolvimento são propagados dentro da gama de frequências que é afetada pelo ruído devido a um tempo de ativação abrupto. Exacerbando a degradação do sinal é o fato de que o ruído é pontiagudo, em que a rajada de ruído instantânea poderia ser muito maior do que o que é comumente visto em um analisador de espectro com moderada largura de banda de vídeo.

[069] A FIG. 6 ilustra, de um modo geral, uma arquitetura ascendente 400 da ONU, onde um detector de RF 410 detecta se um sinal de RF está presente na sua entrada 420. Se for detectado um sinal, o detector de RF 410 passa o sinal para um amplificador 450 e também sinaliza um controle de polarização a laser. O módulo 430 liga-se no instante t0 a um laser 440 que tem um tempo de ativação 460. O amplificador 450 amplifica o sinal de RF que é passado através do circuito detector de RF 410. O sinal amplificado aciona o laser 440. A saída do laser é propagada a partir da ONU numa fibra 470. Por simplicidade, a arquitetura de receptor de ONU downstream não é mostrada na FIG. 6. O tempo de ativação 460 do laser tem um efeito profundo no espectro produzido pelo evento de ativação.

[070] As FIGS. 7 e 8 mostram espectros estimados para um tempo de subida de 100 ns e 1 µs, respectivamente, para um sinal típico a 40 MHz. Para um curto tempo de subida, o ruído devido à ligação da ONU é da mesma ordem de grandeza que o sinal pretendido. Com um laser mais lento o ativar este efeito pode ser atenuado.

[071] Se houver apenas uma ONU ligada a qualquer ponto do tempo, o efeito do ruído de baixa frequência devido à ativação da ONU é desprezível, porque a carga de DOCSIS é inserida depois do laser estar totalmente ligado. No entanto, quando há ONUs múltiplas que podem ativar a qualquer momento, em seguida, o ruído muitas vezes não é negligenciável. Se houvesse uma primeira ONU ligada e uma segunda ONU ligada enquanto a primeira está a transmitir dados, então os picos em alto ruído, descritos acima, estão presentes através de uma ampla gama do espectro de frequência do sinal upstream enquanto a primeira ONU é transmissão de dados. Dependendo dos níveis de RF relativos dos sinais e da magnitude dos picos de ruído, o sinal pode experimentar erros de correção de erros pré ou mesmo pós-avançados (FEC), quando medidos no CMTS, por exemplo. O potencial para o ruído debilitante torna-se cada vez mais pronunciado à medida que o número de ONUs que podem ativar aumenta, como é provável que aconteça à medida que as arquiteturas migram para o padrão DOCSIS 3.1. Embora este problema tenha sempre existido, só se torna evidente, como um piso de erro residual, quando o OBI e os seus erros induzidos são eliminados.

[072] Uma deterioração adicional é causada pela aplicação do sinal de RF antes do laser ter ativado completamente e ter estabilizado. Especificamente, pode ocorrer uma deterioração, por exemplo, se o tempo de ativação do laser for mais lento do que o Preâmbulo DOCSIS que pode ser aplicado antes do laser ter atingido o estado estacionário. Normalmente, o Preâmbulo DOCSIS é enviado como um sinal QPSK e pode muitas vezes ser 6 a 10 dB maior do que o sinal de RF normal que se segue, dependendo das condições de sinal. Nesse caso, o laser será sobrecarregado enquanto ainda está em estado de baixa energia e experimenta eventos de corte muito grandes que podem causar picos de ruído em todo o espectro de RF do sinal upstream e, assim, ocultar outros sinais que podem existir na mesmo tempo. Conforme indicado anteriormente, embora esse efeito sempre tenha ocorrido, ele só se torna observável com a eliminação do OBI e seus erros induzidos por OBI.

[073] A FIG. 9 mostra uma polarização, em torno da qual um laser é modulado com um sinal de onda sinusoidal. Durante o tempo em que a polarização do laser é insuficiente, o sinal de saída é cortado. Para o laser mais lento ligar, a duração do clipping é aumentada. Embora possa ser desejável reduzir os picos de RF de baixa frequência que ocorrem através do espectro de frequência upstream por terem um tempo de ativação mais lento, o aumento no corte descrito acima pode neutralizar o benefício do tempo de ativação lento. São reveladas novas técnicas que permitem um tempo de ativação lento ao mesmo tempo que evitam artefatos de recorte.

[074] Com referência à FIG. 10, uma nova arquitetura upstream de ONU 500 inclui um detector de RF 510 que detecta se um sinal de RF está presente na sua entrada 520. Se for detectado um sinal, o detector de RF 510 passa o sinal através de um amplificador 550 e também sinaliza uma polarização de laser 530 para ligar no instante t0 um laser 540, o qual tem um tempo de ativação 560. O módulo de controle de polarização de laser 530 preferencialmente modula a polarização do laser 540 para conseguir uma ativação completa do laser 540 ao longo de uma volta no tempo 560 que é de preferência o mais lento possível, por exemplo o tempo de ativação mais lento permitido pelo padrão RFoG, ou em algumas concretizações ainda mais. Em algumas concretizações, o tempo de ativação do laser 540 pode ser de até 500 ns, 1µs ou mais. Isso pode reduzir muito o ruído de baixa frequência. O tempo de ativação para o laser pode ser linear, como mostrado na FIG. 10, ou pode implementar uma transição ao longo de qualquer outra curva desejada, tal como uma curva polinomial, uma curva exponencial, uma curva logarítmica ou qualquer outra resposta desejada.

[075] O amplificador 550 amplifica o sinal de RF que é passado através do circuito de detecção de RF 510. O sinal amplificado aciona o laser 540. De preferência, quando amplifica o sinal de RF do detector de RF 510, o módulo de controle de polarização a laser 530 inclui um circuito que modula o ganho do amplificador para ser proporcional ao viés do laser. Isto ajusta eficazmente o ganho do amplificador 550 para ser proporcional ao acionamento 560 do laser e, deste modo, reduzindo ou mesmo impedindo o disparo e o corte excessivos pelo laser 540. A saída do laser é então propagada a partir da ONU numa fibra 570.

[076] A FIG. 11 mostra a saída do laser 540 quando se utiliza o sistema da FIG. Como se vê nesta figura, quando se utiliza um fator de ganho de RF proporcional à polarização do laser, o corte já não ocorre. No entanto, a variação no nível de RF durante a ativação do laser pode potencialmente causar um problema no receptor de estouro que pode esperar um nível de RF quase constante durante a ativação do laser. Para mitigar isto, em algumas concretizações, a polarização do amplificador pode ser modulada para atrasar o sinal de RF para o laser, em relação ao tempo de ativação do laser 540, e pode também aplicar uma constante de tempo mais rápida do que a potência óptica ligada. Esta forma de realização é ilustrada na FIG. 12.

[077] A FIG. 13 mostra uma implementação de uma ONU que inclui um atraso no sinal de RF para o laser, em relação ao tempo de ativação do laser, e também aplica uma constante de tempo mais rápida do que a ativação de energia óptica. Especificamente, uma nova arquitetura upstream da ONU 600 inclui um detector de RF 610 que detecta se um sinal de RF está presente na sua entrada 620. Se um sinal é detectado, o detector de RF 610 passa o sinal através de um amplificador 650 e também sinaliza um módulo de controle de polarização de laser/amplificador 630 para ativar em um instante t0 um laser 640, o qual tem um tempo de ativação 660. O módulo de controle de polarização de laser/amplificador 630 preferencialmente modula a polarização do laser 640 para conseguir uma ativação completa do laser 640 durante um tempo de ativação 660 que é de preferência o mais lento possível, por exemplo, o tempo de ativação mais lento permitido pelo padrão RFoG, ou em algumas concretizações ainda mais. Em algumas concretizações, o tempo de ativação do laser 640 pode ser até 500 ns, 1µs ou mais. Isso pode reduzir muito o ruído de baixa frequência. O tempo de ativação para o laser pode ser linear, como mostrado na FIG. 13, ou pode implementar uma transição ao longo de qualquer outra curva desejada, tal como uma curva polinomial, uma curva exponencial, uma curva logarítmica ou qualquer outra resposta desejada.

[078] O amplificador 650 amplifica o sinal de RF que é passado através do circuito detector de RF 610. O sinal amplificado aciona o laser 640. De preferência, ao amplificar o sinal de RF do detector de RF 610, o módulo de controle de polarização laser/amplificador 630 inclui um circuito que modula o ganho do amplificador para ser proporcional à polarização do laser, mas com um atraso 680 em relação ao tempo até que o laser 640 começa a ligar. De preferência, o tempo de subida do ganho do amplificador é mais rápido do que o tempo de subida da ativação do laser. Em algumas concretizações, o módulo de controle de polarização laser/amplificador 630 simplesmente liga o ganho de RF, isto é, o tempo de subida é tão curto quanto o amplificador o permite. A saída do laser é então propagada a partir da ONU em uma fibra 670.

[079] Esta ONU ilustrada na FIG. 13 ajusta de forma eficaz o ganho do amplificador 650 para ser proporcional à ativação 660 do laser e, deste modo, reduzindo ou até evitando a sobrecarga e o corte pelo laser 640, enquanto ao mesmo tempo atenua os problemas causados por um receptor que espera um nível quase constante de RF durante o tempo que o laser é ativado. A capacidade de reduzir simultaneamente o tempo de ativação do laser e fornecer um ganho de RF ao laser em proporção ao tempo de ativação do laser, mas atrasado em relação ao tempo de ativação do laser é uma característica que tem um grande potencial em todas as aplicações, e sem perda de generalidade estas técnicas podem ser utilizadas para qualquer aplicação analógica como DOCISIS 3.0 ou 3.1.

[080] Uma ou ambas (ou ambas) das arquiteturas ilustradas nas FIGS. 10 e 13 podem ser utilizadas em conjunto com a arquitetura ilustrada na FIG. 2 de modo a melhorar ainda mais a velocidade e a estabilidade dos sistemas HFC. Estes podem ainda ser utilizados em conjunto com a redução de recorte de longo prazo discutida na divulgação anterior para reduzir os efeitos de corte a longo prazo e a curto prazo no sistema. Detecção de Rajada

[081] Como indicado anteriormente, as transmissões upstream tipicamente operam em modo de rajada (BM), onde as ONUs ligam um transmissor, por exemplo, um laser, apenas durante os intervalos de tempo em que a informação deve ser transmitida ao longo do percurso upstream. Um sistema de modo de rajada geralmente proporciona um ambiente de ruído mais baixo e, assim, permite uma melhor SNR e, no caso do transmissor ser um dispositivo óptico, o uso do modo de rajada tende a reduzir a interferência óptica de batimento (OBI). Deste modo, em algumas concretizações preferidas do sistema combinador óptico anteriormente revelado nesta especificação, em que OBI deve ser suprimido, tais combinadores ópticos são preferencialmente operados em modo de rajada.

[082] Como também se indicou anteriormente, as arquiteturas RFoG que utilizam o modo rajada detectam o nível de RF na ONU, alimentando o laser da ONU quando um sinal de RF é detectado e desligando o laser quando o sinal de RF não está presente. Este procedimento é referido como "detecção de RF". Num combinador óptico, as entradas ópticas de luz provenientes das ONUs são todas detectadas e as saídas do detector são recolhidas. Se a detecção de RF for utilizada com um combinador óptico, um comparador de RF será aplicado à saída da saída de RF combinada. Se a saída de nível de RF dos detectores de RF combinados fosse superior ao comparador aplicado, então o laser óptico no combinador óptico seria ativado.

[083] No entanto, tal detecção pode estar cheia de dificuldades porque a entrada de nível de RF pode ser muito pequena. Por exemplo, uma fatia muito pequena de um sinal D3.1 poderia ser produzida por qualquer ONU única, pelo que o índice de modulação da ONU seria baixo, resultando num baixo nível de RF no combinador óptico. Além disso, a potência de entrada óptica para o combinador óptico de uma dada ONU poderia ser baixa; Com uma faixa de entrada óptica de até 12 dB, o nível de RF após a detecção pode variar em 24 dB. Como resultado, o nível de RF a partir de um fotodiodo poderia ainda ser tão baixo que o nível de RF a ser detectado seria inferior ao comparador, mesmo se o nível de RF fosse alto em relação ao Índice de Modulação Óptica do laser da ONU que gerou o sinal RF. Nas formas de realização da ONU, o nível de RF pode ser ligado depois da saída óptica ser ligada, ou enquanto a saída óptica está a ser ligada, de tal modo que a detecção de um nível de RF no combinador óptico descrito será atrasada. Além disso, a detecção também pode ser lenta, porque depende do circuito comparador.

[084] Uma alternativa para utilizar a detecção de rajada nas unidades combinadoras ópticas em cascata reveladas na presente aplicação seria manter a transmissão de luz upstream em todo o tempo, independentemente se os sinais são ou não fornecidos ao combinador óptico, ou seja, No combinador óptico. Embora isto asseguraria que o combinador óptico transmita transparentemente as informações upstream, resultaria numa entrada de luz constante em todas as portas num dispositivo combinador óptico upstream ou num receptor de múltiplas portas. A entrada total de luz nas portas, assim, poderia levar a uma soma de ruído de rajada de todas as portas, degradando o desempenho SNR do sistema total. Por esta razão, em formas de realização preferidas, a unidade de combinação óptica transmite luz upstream apenas quando um sinal de RF foi recebido e tem de ser enviado.

[085] Descreve-se aqui um novo método de detecção de rajada que é rápido, simples, estável e robusto, permitindo assim múltiplas arquiteturas novas. Especificamente, em linhas gerais, o sistema combinador óptico descrito pode monitorizar a corrente óptica de cada fotodiodo, bem como a corrente de soma de todos os fotodiodos. Se qualquer um dos fotodiodos registar uma corrente ou alternativamente uma corrente acima de um certo valor mínimo, o laser de retransmissão é automaticamente ligado. A geração de corrente do fotodiodo é instantânea e benéfica é um valor DC que é mais fácil de comparar. À medida que as velocidades das redes de interligação aumentam ao longo do tempo, tais circuitos de detecção óptica se tornarão mais úteis.

[086] Tal detector de Modo de Rajada Óptica (OBM) promove a confiabilidade e pode ter as seguintes vantagens: (1) no caso de múltiplos combinadores ópticos encadeados como dito na presente aplicação, é obtida uma redução substancial no ruído de disparo aditivo relativo para uma solução "sempre ligado"; (2) no caso da transmissão DOCSIS 3.1, podem ser detectadas e retransmitidas transmissões de sinal individuais com níveis de RF muito baixos por ONU; e (3) no caso de níveis de entrada ópticos variáveis devido a comprimentos ópticos diferentes entre as ONUs e o combinador óptico ativo revelado, ou variando comprimentos ópticos entre múltiplos combinadores ópticos ativos encadeados em cadeia, pode ainda ser conseguida uma operação de modo de ruptura confiável.

[087] Além disso, a nova detecção de rajada revelada também permite a detecção de luz na entrada imediatamente no início de uma rajada na entrada do combinador óptico. Inversamente, quando não há luz na entrada, ou alternativamente sem luz durante um certo período de tempo, os amplificadores de RF auxiliares no combinador óptico ativo revelado podem ser desligados, reduzindo assim a dissipação de energia do combinador óptico ativo revelado. Quando a luz aparece na entrada do combinador óptico ativo revelado, os amplificadores podem ser ligados novamente dentro do tempo permitido; Por exemplo num sistema RFoG até um microssegundo é permitido estabelecer uma ligação óptica a partir do momento em que a entrada de RF é detectada e o sistema começou a ligar. Porque os amplificadores de RF tomam um tempo finito para ligar e estabelecer a amplificação; A detecção precoce de uma rajada é importante para proporcionar tempo suficiente para estabelecer o funcionamento normal. Esse ciclo de energia pode reduzir a dissipação de energia em até dez vezes, melhorando drasticamente as métricas de infraestrutura críticas. Assim, por exemplo, no caso de uma falha de energia, o combinador óptico pode conservar a potência requerida não só utilizando a operação de rajada óptica, mas também circuitos para a operação de rajada de RF e prolongar a vida útil da bateria, se disponível.

[088] A implementação de um circuito de detecção de potência óptica capaz de cobrir uma ampla gama de potência de entrada óptica, numa arquitetura com múltiplos detectores não é trivial. Dado o grande número de detectores presentes, combinado com uma ampla faixa de potência de entrada óptica, a quantidade e a gama de fotocorrentes que necessita de ser detectada de forma confiável é considerável. Simplesmente medir a queda de tensão através de um resistor na rede de polarização do detector é difícil; A baixa potência de entrada num único detector, uma pequena queda de tensão só pode ser detectada de forma confiável se o valor de uma resistência, em que se encontra uma queda de tensão igual à polarização do fotodetector, for relativamente elevado. No entanto, o aumento do valor de um tal resistor não é desejável porque isto conduz a uma queda de tensão aumentada quando correntes de detector elevadas estão presentes em detectores múltiplos; O viés do detector se tornaria uma função forte da luz óptica presente nos detectores. Em algumas formas de realização, a polarização do detector é mantida constante porque a responsividade do detector depende da polarização do detector; Assim, uma variação da polarização do detector pode levar a uma variação no ganho do sistema. Mesmo um valor de resistência tão baixo quanto uma impedância de linha de transmissão típica, tal como 75 Ohms, pode ser problemático quando um grande número de detectores está ativo e, por exemplo, 100 mA de corrente de detector flui no sistema de detector múltiplo, conduzindo a uma queda excessiva no viés do detector.

[089] É divulgado um método para detectar luz óptica sobre uma ampla gama de potências de entrada enquanto retém uma polarização constante nos detectores presentes no receptor da linha de transmissão. Para conseguir isto, é utilizada uma combinação de um amplificador de RF e um amplificador de transimpedância com a estrutura de detector múltiplo. Em algumas concretizações, o amplificador de transimpedância está ligado a uma estrutura de passagem elevada à frente do amplificador de RF de modo que para as baixas frequências o amplificador de transimpedância tem uma ligação de impedância muito baixa (inferior à impedância da linha de transmissão) para o viés do detector.

[090] Com referência à FIG. 14, que mostra um exemplo de uma estrutura de receptor de linha de transmissão 700, um fotodetector pode ser modelado com exatidão até frequências bastante elevadas (~ 1 GHz) por uma capacitância em paralelo com uma fonte de corrente para níveis de potência de entrada razoáveis (> 1 uW). Deste modo, nesta figura, cada um dos elementos de circuito 710 seria um modelo de um fotodetector. Os projetos de receptores convencionais usam um amplificador de transimpedância ou combinam o detector com uma impedância tão elevada quanto possível, como 300 Ohms, de modo a converter o sinal de fonte de corrente para um sinal de RF com o melhor desempenho de ruído possível. Estas abordagens são limitadas pela capacitância do detector de modo que um aumento no número de detectores por simples combinação de detectores ou área do detector leva a uma perda do desempenho do detector devido a um aumento na capacidade combinada do detector e, portanto, a um grande número de detectores) Não pode razoavelmente ser esperado para funcionar bem com um único amplificador de RF. Isto implica que são necessários múltiplos amplificadores para receber um grande número de fibras.

[091] Como alternativa, detectores múltiplos poderiam ser fornecidos a um combinador de RF antes de serem amplificados. Um combinador de RF requer que cada detector seja terminado individualmente com uma impedância de RF que é tipicamente inferior a 100 Ohm, que consumirá metade da corrente do detector e, devido à combinação de sinais de vários detectores, o combinador RF introduzirá uma perda adicional de pelo menos 10 * log (N) dB, onde N é o número de detectores combinados. Esta perda torna-se excessiva para 8 detectores ou mais. Além disso, outras perdas são causadas por implementações práticas de combinadores de RF que requerem transformadores caros na sua realização. Os transformadores também causam limitações de largura de banda e outras perdas anteriormente mencionadas, e são difíceis de implementar para impedâncias elevadas (tais como superiores a 100 Ohms).

[092] No receptor de linha de transmissão descrito, é utilizado o conhecimento de que um fotodetector polarizado inversamente se comporta como uma fonte de corrente em paralelo com um condensador com uma baixa perda em frequências de RF. Este receptor de linha de transmissão não induz a perda de 10 * log (N) do combinador de RF, não requer transformadores, oferece uma largura de banda elevada e pode fornecer um sinal de saída representativo de uma soma atrasada de um grande número de detectores. Uma linha de transmissão com impedância Z pode ser modelada por uma rede de escada de indutores e capacitores com L/C = Z2, o que funciona bem para frequências sob a frequência de ressonância de L e C. Os valores práticos de capacitância do detector são da ordem de 0,6 pF, de modo que uma linha de transmissão de 75 Ohm requereria L = 3,4 nH. A frequência de ressonância está bem acima de 1 GHz, de modo que, para até 1 GHz, uma linha de transmissão com um número arbitrário de detectores compensados com indutores de 3,4 nH simularia uma linha de transmissão de 75 Ohms. A qualidade da capacitância parasitária dos detectores polarizados inversamente é tal que podem ser considerados condensadores de baixa perda em frequências RF. Os 3,4 nH podem também serem distribuídos em torno dos detectores como 2x1,7 nH, levando a um desenho como mostrado na FIG. 14.

[093] Como indicado acima, cada combinação 710 de fonte/condensador de corrente representa um detector. FIG. 14 mostra um certo número destes em série, separados por seções de linha de transmissão respectivas 720 (100 psec ou da ordem de 1 cm a bordo) com impedância de 75 Ohms. Os detectores são combinados com indutores 1.7 nH 730. Um resistor 740 de 75 ohms termina a entrada da linha de transmissão. A saída 750 da linha de transmissão alimenta um amplificador de RF de 75 Ohms de baixo ruído (não mostrado). Deve ser entendido que, embora a FIG. 14 mostra seis detectores, não há limite no número de detectores que podem ser combinados por concatenação destas seções e até à frequência de ressonância LC existe um impacto negligenciável na largura de banda atingível para um grande número de detectores. Na prática, os indutores de 1,7 nH podem ser implementados no layout de PCB como seções de linha mais estreitas e uma linha de transmissão balanceada com 100 Ohms ou impedância diferencial de 150 Ohms pode ser usada para melhorar ligeiramente a figura de ruído.

[094] Conforme ilustrado na FIG. 14, cada combinação fonte/condensador de corrente 710 representa um fotodetector, em que a fonte de corrente é a corrente detectada no detector; E o capacitor representa a capacitância parasita do detector. Vários detectores estão conectados com seções da linha de transmissão (como T2) e indutores de correspondência (como L1 e L2). Os indutores correspondentes são escolhidos de modo que a capacitância parasitária dos fotodetectores seja adaptada à impedância da linha de transmissão (tipicamente 75 Ohms). Deste modo, podem ser ligados e concatenados múltiplos detectores a uma linha de transmissão, de tal modo que as correntes de detector são fornecidas à linha de transmissão e estas correntes de detector são igualmente divididas para se propagarem tanto à saída 750 como à resistência de terminação 740 na outra extremidade da estrutura da linha de transmissão. Cada corrente de detector geralmente passa através de seções de linha de transmissão, correspondendo indutores e terminais de detector antes de chegar a uma extremidade da linha de transmissão. Assim, os sinais provenientes de detectores adjacentes afetam as tensões de sinal presentes em cada terminal de detector e podem, portanto, afetar a própria corrente de detector, provocando uma modulação cruzada dos sinais de detector. No entanto, como um detector de polarização inversa pode ser modelado como uma boa fonte de corrente, tal modulação cruzada não ocorre. Cada metade da corrente do detector é assim apresentada na saída da linha de transmissão como um sinal com um atraso proporcional à distância do detector à saída da linha de transmissão. Esta distância determina o atraso de um sinal elétrico no terminal do detector para a saída da linha de transmissão e inclui atraso devido a indutores correspondentes e capacitância do fotodetector. O sinal na saída da linha de transmissão é, portanto, proporcional à soma das metades de corrente do detector retardado, independentemente do número de detectores na estrutura da linha de transmissão. O sinal na saída da linha de transmissão pode assim dizer que representa a soma das correntes de detector atrasadas.

[095] A largura de banda da estrutura da linha de transmissão é limitada apenas pela correspondência indutiva da capacitância de fotodiodo e pode ser muito grande, excedendo 1 GHz. A saída 750 está ligada a um amplificador de RF adaptado à impedância da linha de transmissão, que amplifica os sinais emitidos a partir da estrutura da linha de transmissão. Nota-se que o uso de um amplificador de transimpedância que não é compatível com a estrutura da linha de transmissão faria uma reflexão muito grande dos sinais de saída volta para a estrutura da linha de transmissão; Um amplificador de transimpedância não é um meio preferível para amplificar a saída de um receptor de linha de transmissão.

[096] Tipicamente, os fotodetectores necessitam de ser polarizados, por exemplo com 5 V. Para desacoplar a tensão de polarização do amplificador, tipicamente pode ser utilizado um condensador de desacoplamento. A polarização pode então ser proporcionada através de um indutor numa disposição de polarização como mostrado na FIG. 15, por exemplo. O sinal da linha de transmissão 760 é fornecido a um amplificador (não ilustrado) através de um condensador (770) que passa sinais de alta frequência, e a polarização de uma fonte de tensão 775 é fornecida à linha de transmissão através de um indutor 780 que passa sinais de baixa frequência. O resistor de terminação 740 na outra extremidade da linha de transmissão é assim capacitivamente desacoplado para permitir uma polarização DC. A fonte de tensão de corrente 775 pode ser medida para determinar a fotocorrente; A fonte de tensão 775 poderia ser construída como um amplificador de transimpedância proporcionando uma tensão constante e uma saída proporcional à corrente fornecida. No entanto, em implementações, o indutor 780 tem de ser escolhido com um valor suficientemente grande para que não afete a resposta de baixa frequência do amplificador. Como consequência, pode haver um atraso na resposta da corrente no indutor 780 a uma mudança na corrente do fotodetector, o que tende a provocar um atraso na detecção da fotocorrente.

[097] A FIG. 16 mostra uma implementação 800 que utiliza ambas as extremidades da estrutura do receptor da linha de transmissão para aliviar tal atraso. A resistência R1 na FIG. 16 é a resistência de terminação 740 ilustrada na FIG. 14, e o indutor L1 é o indutor 780 na FIG. 15. A fonte de tensão 810 proporciona polarização tanto para a resistência de terminação 740 como para a indutância 780. A corrente na resistência 740 responde instantaneamente a uma fotocorrente de tal modo que uma detecção rápida da fotocorrente é ativada. O indutor 780 pode suportar grandes fotocorrentes sem uma queda de tensão significativa de tal modo que as grandes fotocorrentes podem ser suportadas sem uma queda significativa de polarização para os fotodetectores. Uma capacitância 815 pode ser colocada adjacente à fonte de tensão 810; Para uma fonte de tensão ideal não pode transportar qualquer corrente porque a tensão é constante. No entanto, em frequências de RF pode ser difícil realizar uma fonte de tensão perfeita, portanto o condensador 815 proporciona uma baixa impedância à terra de tal modo que as correntes de RF na resistência de terminação 740 não causam modulação da tensão na fonte de tensão 810.

[098] A fim de realizar um circuito de detecção eficiente para a corrente na fonte de tensão 810, a fonte de tensão 810 é de preferência implementada como um amplificador de transimpedância. Um amplificador de transimpedância é um circuito eletrônico básico que mantém um nó entre dois caminhos de corrente a uma tensão constante e tem uma saída que muda sua tensão de saída proporcionalmente à corrente fornecida nesse nó. Assim, externamente, o amplificador de transimpedância parece uma fonte de tensão para esse nó, mas há uma saída adicional que representa a corrente fornecida. Esta saída pode então ser usada para conduzir um circuito de decisão para decidir se uma foto-corrente flui ou não. Devido ao fato de que o amplificador de transimpedância é realizado com um circuito de transistor prático, ele não tem largura de banda infinita, o que significa que não é capaz de manter a tensão de nó constante para frequências muito altas e por essa razão o capacitor 815 pode ser adicionado em algumas concretizações.

[099] Deve ser entendido que, em algumas formas de realização, a rede de polarização LC antes do amplificador (condensador 770 e indutor 780) pode ser substituída por circuitos mais complexos, ou mesmo com filtros diplex - desde que a rede proporcione uma baixa perda, caminho de alta frequência do detector de linha de transmissão para o amplificador e um percurso de baixa perda (baixa impedância) em baixa frequência a partir da fonte de tensão (amplificador de transimpedância) para a polarização do detector de linha de transmissão. Deve também ser notado que o amplificador de transimpedância pode ser implementado de tal modo que a tensão de saída primeiramente muda linearmente como uma função da foto-corrente, mas depois se satura a uma corrente fotoelétrica que é suficientemente elevada.

[100] Em outras implementações, um circuito de detecção de fotocorrente pode ser aplicado a cada fotodetector individual; Opcionalmente, um eletrodo de um fotodetector (por exemplo catodo) pode ser ligado a um circuito de RF e o outro eletrodo (por exemplo, anodo) pode ser ligado a um circuito de detecção de potência óptica. Isto aumenta a complexidade, uma vez que é necessário um circuito de detecção por detector. Além disso, algumas concretizações podem opcionalmente utilizar um amplificador de transimpedância por detector.

[101] Com um circuito de detecção de modo de rajada óptica, por exemplo do tipo descrito acima, a polarização de um laser ou a polarização ou ganho de um amplificador pode ser controlada. FIG. 17 mostra um receptor de detecção mútipla 820 que produz uma saída 825 sinalizando que a potência foi detectada a partir de qualquer uma das entradas mútiplas 830. Esta detecção pode ser baseada num método de detecção como descrito na seção anterior ou em circuitos de detector múltiplos que estão a monitorizar detectores individuais 835. Quando a entrada óptica foi detectada no instante t0, a polarização do laser é ativada com um tempo de subida controlado t_on_l e o combinador ativo pode retransmitir os sinais presentes nas entradas.

[102] A detecção do modo de rajada óptica pode ainda ser utilizada para controlar a polarização do amplificador como mostrado na FIG. 18; Quando a potência óptica é detectada em t0 os amplificadores são imediatamente ligados. O laser liga-se mais lentamente, de modo que os amplificadores são ajustados pelo tempo que a energia óptica está ligada. Opcionalmente, este esquema pode ser expandido por um terceiro sinal de controle 850 que controla o ganho do amplificador, como mostrado na FIG. 19.

Índice de Modulação Óptica e Auto-Calibração

[103] Para implementações que permitem a operação de todas as entradas upstream do divisor ativo simultaneamente, a quantidade total de fotocorrente nos detectores que seguem as entradas upstream pode ser elevada. A impedância do circuito de polarização e, como discutido, dos meios de filtragem acima mencionados no percurso de saída do detector deve ser baixa.

[104] Num sistema de RFoG existente, o CMTS controla o nível de saída das comunicações dos modems de cabo com ONUs que estão a transmitir sinais de RF a uma head end de tal modo que é obtido um nível de entrada desejado para o CMTS. Isto implica que o nível de saída de um receptor que precede o CMTS é ajustado para um nível conhecido. Se este receptor é de um tipo que tem uma quantidade conhecida de ganho tal que um nível de saída corresponde a um índice de modulação óptica conhecido, isto implica que o índice de modulação óptica dos canais fornecidos ao CMTS é conhecido dado o nível de sinal de RF para que o CMTS ajuste o canal. Isto requer um receptor calibrado que ajuste o seu ganho como uma função do nível de entrada óptica (aumento de ganho de 2 dB para cada redução de dB no nível de entrada óptica) de tal modo que esta relação fixa entre o nível de saída de RF e o nível de entrada óptica seja mantida. O índice de modulação no receptor é o índice de modulação do laser upstream no divisor ativo conectado ao receptor; Assim, o CMTS controla implicitamente o índice de modulação dessa saída do divisor ativo. 5

[105] O ganho do divisor ativo deve ser preferencialmente definido de tal modo que um índice de modulação de saída a partir desse divisor ativo tenha uma relação conhecida com um índice de modulação de entrada em um ou mais dos fotodetectores recebendo sinais upstream de divisores ativos ou ONUs mais downstream. Isto requer o conhecimento das fotocorrentes nestes fotodetectores e, de preferência, o divisor ativo pode monitorizar a corrente fotográfica de cada ligação ascendente utilizando um detector por ligação upstream, como, por exemplo, num detector de linha de transmissão. Como alguns sistemas podem operar em modo de rajada, essas correntes fotográficas nem sempre estão disponíveis. No entanto, em um sistema DOCSIS todas as ONUs são consultadas repetidamente para obter um sinal de confirmação com um intervalo de até cinco minutos. Isto implica que os separadores ativos upstream estão a retransmitir a informação e todos os divisores ativos num tal sistema têm cada uma das entradas upstream ativas pelo menos uma vez a cada cinco minutos. O divisor ativo pode assim gravar os níveis de rajada e construir um mapa de níveis de entrada óptica para portas de entrada. Usando esta informação, o divisor ativo pode definir um nível de ganho interno de tal modo que o índice de modulação de upstream seja maximizado, mas não será cortado desde que os sinais de entrada para o divisor ativo não estejam sendo recortados. Considerando que o comprimento da fibra desde o topo da cabeça até o primeiro divisor ativo é geralmente longo, os comprimentos de fibra entre os divisores ativos e os comprimentos de fibra dos divisores ativos para ONUs são geralmente curtos e têm perda suficientemente pequena que os valores de potência de entrada óptica para a entrada upstream diferente das portas são próximas, e a configuração de ganho ideal é semelhante para todas as portas. Como consequência, o ajuste de ganho ótimo no divisor ativo é quase o mesmo para todas as portas de entrada e o comprometimento em SNR de assumir um índice de modulação de laser reverso no pior caso a partir de um sinal em qualquer uma das portas de entrada é pequeno.

[106] Conforme observado anteriormente, uma forma de realização poderia utilizar a configuração de potência de saída óptica alta e baixa para o laser inverso, em vez de comutar o laser entre uma potência de saída elevada para a transmissão por rajada e um estado desligado entre elas. Esta concretização não só proporciona informação contínua a divisores ativos sobre a perda de ligação à ONU, mas também melhora a operação do laser. Quando um laser liga, o transiente leva a uma breve transição onde a distorção do laser é alta e os sinais de entrada de RF podem ser cortados. Se um laser é mantido em um nível de baixa potência em vez de estar no estado desligado antes de ser ligado a um nível de potência mais elevado, então este transiente está quase ausente e distorções e clipping são reduzidos. No caso do laser ser mantido em uma alta potência de saída continuamente, estes transientes e distorções estão ausentes. A arquitetura do divisor ativo permite operar a ONUs em qualquer um destes três modos e um ótimo pode ser selecionado para o funcionamento do sistema.

[107] Considerando que os níveis de potência de entrada upstream para detectores num divisor ativo são tipicamente semelhantes, em alguns casos eles podem diferir devido a diferenças na perda de conector ou perda de fibra. De preferência, todas as entradas ópticas teriam o mesmo nível ou teriam o mesmo nível de RF seguindo o detector para uma carga de canal equivalente. Uma vez que o divisor ativo pode monitorizar o nível de potência em cada detector e mapear os níveis de entrada óptica, pode calcular ajustes ao nível de potência de entrada óptica ou no índice de modulação das entradas que seriam necessárias para equalizar os níveis de RF seguindo os detectores de cada entrada. O divisor ativo pode comunicar as configurações preferidas para o nível de potência de saída ou ganho para os transmissores inversos downstream que estão conectados às entradas. Os sinais de comunicação podem ser modulados num laser injetado nos sinais downstream ou em correntes de laser de rajada em EDFAs que amplificam sinais downstream. A modulação pode ser selecionada para ser suficientemente pequena, e numa tal banda de frequência, que os sinais de comunicação não interfiram com a carga útil downstream.

[108] De preferência, não só os divisores ativos recebem e interpretam estes sinais de comunicação, como também as unidades ONU da corrente descendente recebem e interpretam os sinais. Isto permitiria um alinhamento essencialmente perfeito do nível de transmissão óptica e do ganho de RF de todas as unidades num sistema divisor ativo. Dada a presença de um laser upstream e a capacidade de todos os componentes num sistema divisor ativo para receberem um sinal upstream, todos os componentes num sistema divisor ativo são capazes de comunicação upstream com a adição de uma modulação de tom simples ou outro esquema. Assim, a comunicação bidirecional é ativada, e os divisores ativos e a head end podem se comunicar uns com os outros, descobrir automaticamente o sistema e configurar ganhos ótimos e níveis ópticos.

[109] Um objetivo da arquitetura de divisão ativa é proporcionar níveis de RF precisos para o CMTS que representam um índice de modulação óptica. Fazê-lo não é trivial, e requer um procedimento de auto-calibração específico (descrito mais tarde) que é esperado para resultar em correlação de índice de modulação precisa para os níveis de RF de saída do receptor de head end de divisor ativo. O receptor é um plug-in CMTS ou está conectado diretamente ao CMTS sem desconhecidas contribuições de perda de RF entre (no caso de um tap é necessário para outros serviços que o CMTS, o tap pode ser integrado no receptor para evitar perdas de RF externo). Como consequência, o índice de modulação das unidades retransmissoras de divisor ativo é definido com precisão.

[110] Caso a comunicação bidirecional não esteja disponível, então o nível de potência de saída ONU não pode ser ajustado pelo divisor ativo e o índice de modulação da ONU ainda terá alguma incerteza, uma vez que a perda óptica entre a ONU e o divisor/receptor ativo pode variar; Uma variação de perda +/- 1dB da ONU para o divisor ativo resultaria em uma tolerância de +/- 2 dB no nível de RF, assim uma janela dinâmica terá pelo menos que acomodar essa variação e margem para outras tolerâncias e precisão de configuração CMTS. Isso deve estar prontamente disponível para largura de banda de até 200 MHz, de modo que mesmo sem o divisor ativo controlando a potência de saída da ONU, o desempenho aceitável do sistema pode ser obtido. Com o controle bidirecional acima mencionado, pode-se conseguir uma altura livre adicional do sistema.

[111] Quando a largura de banda de retorno de 1200 MHz é utilizada, de modo que as ONUs são atribuídas a 200 MHz de espectro, as ONUs podem ser operadas a alguns dB abaixo do seu ponto de clipping, isto é, apenas o suficiente para cobrir a incerteza na perda da ONU para o divisor ativo para evitar o recorte das ONUs. Isso otimiza o desempenho do link crítico da ONU para o divisor ativo, de modo que 0 dBm de ONUs são suficientes. Neste tipo de operação, pode ser feita uma escolha arbitrária para o número de ONUs que operam com essa banda de 200 MHz, por exemplo, até seis ONUs. Isso, por sua vez, causaria clipping no transmissor do divisor ativo; Assim, para a operação de 1200 MHz, o ganho dos receptores de divisão ativos após as ONUs pode ser reduzido em 8 dB, de modo que quando seis ONUs estão a transmitir 200 MHz de largura de banda de sinal, o transmissor inversor ativo de divisão é operado apenas abaixo do clipping. Este método de operação maximiza a SNR e elimina a incerteza, o impacto da variância na ligação entre a ONU para o divisor ativo é minimizado, e os links de divisor ativos são operados com um índice de modulação preciso como com sistemas de retorno de RF de largura de banda menor. A janela dinâmica necessária é reduzida para tolerâncias na configuração do nível CMTS e calibração do nível de saída do divisor ativo, permitindo a operação com um índice de modulação ótimo.

[112] A análise da SNR atingível utilizando o sistema anteriormente descrito, para operação de 1200 MHz com uma carga máxima de 200 MHz por ONU, resulta numa melhoria de 5 dB na SNR atingível a 1200 MHz. Isso resulta em cerca de 20% mais capacidade de processamento no sistema. Com 1200 MHz de largura de banda, a taxa de dados upstream total poderia ser tão alta quanto 10 Gbs.

[113] No caso de o sistema ser inicialmente configurado de modo que as unidades divisoras ativas esperam um espectro de retorno de 1200 MHz (em vez de por exemplo 200 MHz) com um máximo de 200 MHz por ONU, então uma penalidade de cerca de 7 dB ocorre em termos do desempenho máximo da NPR. Por conseguinte, o modo de funcionamento preferencialmente pode ser comutado entre a operação normal, onde uma única ONU pode ocupar todo o espectro e uma operação de banda larga onde uma única ONU pode ser atribuída uma quantidade limitada de espectro a qualquer momento e o suporte de transmissores inversos do divisor ativo de todo o espectro de uma só vez.

[114] A arquitetura proposta tem múltiplos enlaces de retransmissão que são preferencialmente operados com o melhor índice de modulação possível na hipótese de um alinhamento perfeito das curvas NPR (Potência de Ruído) das referidas ligações. Conforme mencionado anteriormente, o alinhamento da retransmissão nos links de retorno do divisor ativo é crítico para obter o melhor desempenho possível (cada dB de desalinhamento resulta diretamente em uma redução da SNR disponível), portanto, uma técnica de calibração é necessária para definir e manter a alinhamento correto dos fatores de ganho do transmissor.

[115] Para proporcionar tal calibração, o ganho do transmissor de retorno do divisor ativo será ajustado com precisão, de modo que para uma dada corrente de detector dos diodos receptores de divisor ativos, o índice de modulação do transmissor seja igual ao índice de modulação introduzido para o detector. Isso requer apenas o conhecimento da corrente do detector; A potência de entrada óptica real para o detector e a responsividade do detector são irrelevantes. Para realizar isto, meios são implementados em cada detector para medir a corrente do detector de modo que um ganho apropriado possa ser ajustado para o transmissor de retorno.

[116] O ganho pode ser ajustado individualmente para cada detector, mas uma vez que múltiplos detectores podem receber sinais ao mesmo tempo, isto exigiria um atenuador controlável para cada detector (32 detectores estão numa unidade de divisão ativa típica). De preferência, é utilizado um único atenuador para todos os detectores. Isto é conseguido usando transmissores de saída variável nas unidades de divisão ativas, comunicando a um emissor ativo ascendente ou transmissores de saída variável em ONUs que comunicam com um divisor ativo upstream. Esboçado abaixo é um método para definir o nível de saída de cada um dos transmissores inversos de modo que cada transmissor forneça a mesma fotocorrente no detector ao qual está acoplado. Durante o funcionamento normal, o receptor divisor ativo monitora as correntes do detector durante as rajadas para permitir a emissão de um aviso no caso de uma ligação óptica ser degradada ou perdida.

[117] Para uma ligação inversa de 1310 nm a partir do divisor ativo para um divisor ativo upstream, a potência laser inversa normalmente necessita de ser controlada de 3 10 dBm ou 6-10 dBm, dependendo da concepção do receptor do divisor ativo. Para uma ligação inversa de 1610 nm, estes números são tipicamente 3-7 dBm ou 6-7 dBm, respectivamente. Esses controles garantem que a energia recebida no final de um link de 25 km, com alguma perda WDM, seja pelo menos 0 dBm. Deve ser entendido que os números dados são exemplos. O divisor ativo pode transmitir informação na direção de avanço através da modulação da bomba do EDFA ou injeção de um sinal no caminho de avanço. O último é mais caro; O primeiro resulta numa taxa de dados mais baixa, uma vez que apenas uma flutuação de bomba mínima pode ser permitida sem afetar o percurso direto. Uma taxa de dados baixa é suficiente e pode ser lida por um receptor simples - por exemplo, um receptor de controlador remoto operando na faixa de kHz acoplado a um processador de baixo custo. Deve ser entendido que a função de transmissão downstream é necessária apenas em unidades de divisor ativo upstream a menos que as ONUs estejam a ser controladas também. Nas figuras mostradas, isso seria uma das 33 unidades de divisão ativas no sistema.

[118] Numa corrida de auto-calibração, a unidade de divisão ativa upstream transmite um comando downstream para unidades de divisão ativas para iniciar a auto-calibração. Subsequentemente, as unidades downstream ligam e desligam aleatoriamente os seus transmissores a plena potência com um ciclo de trabalho baixo, de modo que em quase todos os casos, no máximo, uma das unidades downstream está ligada. O divisor ativo upstream informa as informações downstream sobre qual porta está ligada e qual corrente de detector ele obteve a partir dessa unidade. As unidades downstream registram essas informações em memória não volátil; Uma vez que ele pode correlacionar as mensagens com sua própria atividade, isso fornece informações para a unidade downstream sobre a porta em que está e qual o poder que ele forneceu para essa porta. Depois de todas as portas terem sido ligadas pelo menos uma vez ou ter ocorrido um tempo limite (por exemplo, se uma ou mais portas não estiverem conectadas), a unidade de divisão ativa upstream determina qual divisor ativo downstream produz a menor corrente do detector. Em seguida, o separador ativo upstream calcula como as potências upstream de cada uma das unidades downstream devem ser ajustadas, de tal modo que todas as correntes do detector são as mesmas e caem dentro de um intervalo especificado. Essa faixa pode corresponder, por exemplo, a uma potência de entrada de 0-3 dBm (ou 6 dBm) nos detectores. Deve ser entendido que isto pode ser conseguido através da regulação de uma corrente de fotodetector, e não requer a medição de uma potência de entrada óptica exata.

[119] Geralmente, a unidade upstream do divisor ativo ajustará esta potência para o melhor (ou máximo) valor que pode ser obtido para otimizar o SNR dos links. As unidades de divisão ativas terão, então, todas uma potência de saída conhecida, e seu ganho interno será ajustado de modo a ter um índice de modulação calibrado para uma determinada potência de entrada e índice de modulação. Todos os links em um divisor ativo upstream pode se comportar de forma idêntica. A unidade de divisão ativa upstream pode então retirar as unidades downstream do modo de calibração.

[120] No caso de uma porta adicional estar iluminada numa porta de recepção de separador ativo upstream, então o algoritmo de auto-calibração pode prosseguir sem interrupção de serviço de unidades separadoras ativas já ligadas. Isto é conseguido ativando a auto-calibração no receptor divisor ativo downstream que acaba de ser ativado solicitando o modo de calibração apenas para unidades com número de porta desconhecido (que é apenas a nova unidade). Sua saída será ativada e a unidade de divisão ativa upstream atribuirá um número de porta à nova porta, até então não utilizada, e ajustará uma energia para a nova unidade e a retirará do modo de calibração.

[121] Durante o funcionamento normal, a unidade de separação ativa upstream, continua a monitorizar as correntes do receptor para as ligações upstream de entrada. Se houver desvio significativo, ele ainda pode emitir um comando de não-calibração do modo downstream para reajustar a energia, e também pode sinalizar problemas de planta upstream.

[122] As unidades de divisão ativas operadas da maneira descrita também podem construir um mapa de unidades de divisão ativas ligadas. Além disso, pode ser criado um mapa de potência upstream a partir de ONUs ligadas e estatísticas sobre operação de ONU individual e perda de ligação podem ser recolhidas, por exemplo para localizar UTIs de vibração ou ligações ONU pobres.

[123] O transmissor de head end também pode enviar um comando para unidades de divisão ativas downstream para iniciar a calibração ou mudar um modo de operação (por exemplo, de 200 MHz a 1200 MHz de operação otimizada). Qualquer outro tipo de monitoração de sistema EMS bidirecional pode ser visualizado para unidades de divisão ativas que podem receber e transmitir tráfego de taxa de dados baixa. Deve ser entendido que isto não requer sistemas HFC EMS complexos ou dispendiosos; Pequenas flutuações de potência ótica querem pela variação da potência da bomba quer pela injeção do sinal de baixo nível no percurso do sinal downstream ou pela variação da potência do laser inverso no percurso upstream são suficientes para detectar padrões de dados modulados de gama binária ou de kHz (como chips de controle remoto). Deve também ser entendido que a opção mais cara - a injeção de um sinal óptico downstream - só é relevante na head end, ou na trajetória ascendente tipicamente apenas relevante em 1 das 33 localizações do divisor ativo.

[124] Outra consideração importante é que o CMTS deve configurar corretamente os níveis de modem. Em sistemas de retorno regular ou RFoG, existe uma incerteza considerável nos níveis do sistema devido a componentes RF ou redes combinadoras aplicadas. No sistema divisor ativo, no entanto, não existem componentes RF no link, o grupo de serviços é agregado no domínio óptico e apenas um receptor de baixo ganho, baixo desempenho e baixo nível de saída é necessário, o qual é acoplado diretamente à porta de retorno CMTS. Em algumas concretizações, pode ser desejável produzir um receptor divisor ativo dedicado com um nível de saída calibrado com precisão como uma função do índice de modulação de entrada. Tal receptor não tem necessidade de uma ampla faixa de entrada; -3 a +3 (ou 0 a +6) dBm é suficiente. O alto nível de entrada implica que o ganho pode ser baixo. A ausência de combinação de RF seguindo o receptor também significa que o nível de saída pode ser baixo. Portanto, um tal receptor deve ser obtido num fator de forma de alta densidade, de baixa potência. Com tal receptor, pouca ou nenhuma fiação de RF pode ser necessária na head end, e o CMTS pode ajustar com precisão os níveis reversos para obter o índice de modulação óptico correto. Em alguns casos, pode ser necessário conectar outro equipamento que o CMTS ao caminho inverso. O receptor pode usar uma saída auxiliar para fornecer essa funcionalidade, em vez da saída principal com divisores de RF externos. Isto elimina qualquer incerteza de nível devido a componentes de RF entre o receptor e o CMTS. Formas de realização.

[125] Algumas concretizações da descrição anterior podem englobar múltiplos divisores ativos em cascata que estão configurados para trabalhar com ONUs baseados principalmente em níveis de entrada óptica sem requerer comunicação bidirecional. Outras formas de realização podem abranger vários divisores ativos em cascata que estão configurados para trabalhar com ONUs utilizando a comunicação bidirecional.

[126] Algumas concretizações da descrição anterior podem incluir um divisor ativo com múltiplas entradas ópticas, proporcionando cada uma, uma entrada óptica a um ou mais detectores que em conjunto produzem um sinal combinado para um filtro de passagem elevada que apresenta uma baixa impedância para os detectores e rejeita todos os sinais abaixo de uma banda de frequência de RF e passa todos os sinais acima de uma banda de frequência de RF antes de apresentar o sinal combinado para um amplificador e um laser de retransmissão.

[127] Algumas formas de realização da descrição anterior podem incluir um divisor ativo com múltiplas entradas ópticas, proporcionando cada uma, uma entrada óptica a um ou mais detectores que em conjunto produzem um sinal combinado, em que o divisor ativo tem um circuito de polarização com uma impedância suficientemente baixa em baixa frequência, de modo que todos os detectores possam ser iluminados ao mesmo tempo sem uma queda significativa na polarização para os detectores.

[128] Algumas concretizações da descrição anterior podem incluir um divisor ativo com um laser inverso onde o laser inverso acende quando uma fotocorrente nos detectores de entrada de divisor ativos está acima de um limiar e onde a taxa de movimento quando o laser liga é limitado de tal modo que não cria um transiente tendo um espectro que interfere com o espectro upstream a ser transmitido.

[129] Algumas concretizações da descrição anterior podem incluir uma arquitetura de divisor ativo de RFoG onde os lasers inversos do(s) divisor(es) ativo(s) e/ou ONUs ligados ao(s) divisor(es) ativo(s) são operados com uma saída contínua. Algumas concretizações da descrição anterior podem incluir uma arquitetura de divisão ativa RFoG onde os lasers inversos do(s) divisor(es) ativo(s) e/ou ONUs ligados ao(s) divisor(es) ativo(s) são operados entre um modo de alta e uma baixa potência de tal modo que a potência de saída é alta durante as rajadas da transmissão upstream e, de outro modo, é baixa na saída. Algumas concretizações da descrição anterior podem incluir uma arquitetura de divisor ativo de RFoG onde os lasers inversos do(s) divisor(es) ativo(s) e/ou ONUs ligados ao(s) divisor(es) ativo(s) podem ser selecionados seletivamente para um de um modo contínuo e um modo de rajada.

[130] Algumas concretizações da divulgação anterior podem incluir uma ONU RFoG que comuta entre um estado de potência de saída elevada e um estado de potência de saída baixa em que a potência de saída é elevada durante a transmissão por rajada de informação e onde o estado de potência de saída baixa está acima do limiar do laser.

[131] Algumas concretizações da descrição anterior podem incluir um sistema RFoG que mede correntes de detector em todas as entradas, construindo uma tabela de correntes de detector durante alta e baixa (ou nenhuma) potência de entrada para as entradas ópticas e computa, com base nessa tabela, um valor de ganho tal que um índice de modulação do laser de transmissão inversa tem uma relação conhecida com um índice de modulação nas entradas ópticas para o divisor ativo, de tal modo que o laser de transmissão inversa tem um índice de modulação ótimo mas o corte é impedido, mesmo para a porta com a entrada óptica mais alta. Em algumas formas de realização da descrição anterior, o índice de modulação ótimo do transmissor inverso é nominalmente o mesmo que para as entradas ópticas.

[132] Algumas concretizações da descrição anterior podem incluir uma ONU RFoG com um detector de sinal de RF que detecta rajadas de sinais de entrada e ativa um laser num modo de alta potência quando uma rajada é detectada e de outro modo ativa o laser num modo de baixa potência, tal como potência zero. Um atenuador elétrico pode preceder o controlador de laser e pode atenuar um sinal de entrada de RF, de modo que no estado de potência de saída baixa o laser não pode ser cortado por um sinal de entrada de RF. A atenuação de RF antes do laser pode ser reduzida à medida que a potência do laser aumenta a partir do estado de baixa potência, de modo que a atenuação de RF é rapidamente removida para ter um impacto mínimo sobre a rajada mas durante a transição, o laser ainda não é cortado.

[133] Algumas concretizações da descrição anterior podem incluir uma ONU RFoG com um detector de sinal de RF que detecta rajadas de sinais de entrada e inclui um atenuador elétrico que precede o controlador de laser para atenuar o sinal de entrada de RF, de modo que quando não existe entrada nominal a difusão de ruído pela ONU de sinais de ruído fraco para a ONU é impedida e a atenuação de RF é rapidamente removida quando uma rajada é detectada para ter um impacto mínimo na rajada.

[134] Algumas concretizações da descrição anterior podem incluir uma ONU RFoG que pode receber um sinal downstream instruindo-o a ajustar o nível de potência de saída, o ganho de RF ou ambos. Em algumas concretizações, uma tal ONU pode receber números de portas atribuídos e solicitações de monitorização de estado. Em algumas concretizações, uma tal ONU pode transmitir informação upstream tal como estado, número de série, etc.

[135] Algumas concretizações da divulgação anterior podem incluir um divisor ativo que pode transmitir um sinal downstream com pedidos para unidades downstream para ajustar o nível de potência óptica, o ganho ou para solicitar informações de estado. Algumas concretizações podem incluir um divisor ativo que pode receber esses sinais downstream. Algumas concretizações podem incluir um divisor ativo que pode transmitir e/ou receber tais sinais na direção upstream, também.

[136] Algumas concretizações da descrição anterior podem incluir uma ONU com um detector de RF, um atenuador, um circuito de polarização e um microcontrolador onde o microcontrolador estima o recorte de laser com base em níveis de potência de RF medidos e rastreia a fração do tempo que o laser está em clipping e aumenta a atenuação caso esta fração exceda um limiar. O microcontrolador também pode ajustar a polarização do laser para evitar cortes. Em algumas formas de realização, o microcontrolador traz atenuação para um valor nominal quando a potência de RF para o laser é igual ou inferior a um valor nominal. Em algumas formas de realização, as alterações na atenuação feitas pelo microcontrolador ocorrem em passos discretos em tempo e magnitude.

[137] Em algumas concretizações da divulgação anterior o microcontrolador pode definir a atenuação para um nível suficientemente alto para evitar clipping mas menos do que o necessário para obter um índice de modulação nominal.

[138] Algumas concretizações da descrição anterior podem incluir uma arquitetura bidirecional de RF sobre a fibra com mais de uma ligação de retransmissão na direção inversa, em que os sinais detectados das ligações precedentes são combinados em cada ligação de retransmissão.

[139] Algumas concretizações da descrição anterior podem incluir um receptor calibrado numa head end que proporciona um nível de saída de RF específico para um índice de modulação de entrada, com um controle de ganho tal que, para diferentes níveis de entrada óptica, o nível de saída de RF para um determinado índice de modulação é mantido constante. Em algumas concretizações, um receptor pode incluir duas saídas, pelo menos uma ligada a um CMTS sem quaisquer redes de combinação e divisão de RF.

[140] Algumas concretizações da divulgação anterior podem incluir um divisor ativo com pelo menos duas definições de ganho, uma definição de ganho otimizada para ONUs que pode transmitir o espectro total inverso que o sistema pode suportar e uma configuração otimizada para ONUs que pode transmitir uma quantidade de espectro menor que o espectro completo que o sistema pode suportar, onde o divisor ativo combina entradas de múltiplas ONUs e pode transmitir todo o espectro que o sistema pode suportar.

[141] Algumas concretizações da descrição anterior podem incluir um divisor ativo com uma potência de transmissão inversa ajustável e um ganho ajustável de modo que, para um dado índice de modulação de sinal upstream recebido, o divisor ativo mantenha um índice de modulação óptica constante independentemente da potência de saída óptica. Em algumas formas de realização, o índice de modulação ótica retransmitido é o mesmo que o índice de modulação óptica recebido. Em algumas formas de realização, o índice de modulação óptica retransmitido é uma fração predeterminada do índice de modulação óptica recebido, e o divisor permite uma opção para variar essa fração.

[142] Algumas concretizações da descrição anterior podem incluir um divisor ativo que pode receber e descodificar sinais de comunicação avançados, por exemplo um diodo de monitoramento de entrada para um EDFA, ou outro diodo de monitoramento.

[143] Algumas concretizações da descrição anterior podem incluir um divisor ativo que pode transmitir sinais de comunicação para a frente, com, por exemplo, um laser para a frente, ou modulando a corrente da bomba de um EDFA.

[144] Algumas concretizações da descrição anterior podem incluir um divisor ativo que pode receber e descodificar sinais de comunicação upstream, por exemplo, monitorando as correntes de detecção upstream. Algumas concretizações da descrição anterior podem incluir um divisor ativo que pode transmitir sinais de comunicação upstream, por exemplo, modulando o laser reverso.

[145] Algumas concretizações da descrição anterior podem incluir um sistema com pelo menos dois divisores ativos onde um primeiro divisor ativo instrui um segundo divisor ativo para ajustar o seu nível de potência de transmissão inversa. Algumas formas de realização podem utilizar um algoritmo para igualar e otimizar o nível de transmissão inversa de todos os separadores ativos downstream ligados a um divisor ativo upstream. Em algumas concretizações, o algoritmo é executado automaticamente no arranque de tal modo que os separadores ativos downstream (e opcionalmente ONUs) obtêm um endereço e, opcionalmente, registram no sentido ascendente o número de série e o estado do divisor (ou ONU). Em algumas formas de realização, a ativação posterior de portas no divisor conduz a uma calibração automática de novas portas sem interromper o serviço de portas existentes e com monitorização contínua da saúde da porta.

[146] Algumas concretizações da descrição anterior podem incluir um divisor ativo capaz de comunicação upstream e capaz de receber e descodificar comunicações upstream a partir de outro divisor.

[147] Em algumas formas de realização, um divisor ativo pode estabelecer um mapa do sistema no qual está incluído e pode relatar o estado do sistema e as informações de topologia a uma head end e pode emitir alarmes, se necessário. O mapa pode incluir números de série de divisores ativos e pode incluir números de série de ONUs conectados. Algumas formas de realização podem criar um mapa de sistema automaticamente, e (i) podem monitorizar os níveis de entrada da ligação ONU para divisores ativos; (ii) pode detectar UTIs de vibração ou defeituosas e, opcionalmente, instruir o divisor ativo para desligar detectores de ONUs defeituosas ou chocantes; e/ou (iii) podem monitorizar o estado do divisor ativo que constrói o mapa. Em algumas formas de realização, a função de monitorização é utilizada para ativar automaticamente a redundância de rotas monitorizando o tráfego upstream numa ligação, para determinar se a ligação está intacta e se a ligação se encontra defeituosa, comutação de tráfego downstream para uma ligação upstream alternada. Em algumas formas de realização, os separadores ativos upstream monitorizam os separadores ativos downstream comunicando-se com os separadores ativos downstream.

[148] Algumas concretizações da descrição anterior podem incluir uma head end que instrui os separadores ativos downstream para iniciarem um procedimento de auto- calibração.

[149] Algumas concretizações incluem um combinador que pode monitorizar cada uma das portas de entrada upstream e assim detectar uma perda de uma ligação a tal porta. A perda de um link upstream implica que o link downstream associado tenha sido perdido. A detecção de uma ligação pode ser utilizada para iniciar a comutação para uma ligação de fibra redundante, de preferência seguindo uma rota de fibra diferente.

[150] Os termos e expressões que foram utilizados na especificação anterior são aqui utilizados como termos de descrição e não de limitação, e não há intenção, na utilização de tais termos e expressões, de excluir equivalentes das características mostradas e descritos ou porções dos mesmos, reconhecendo-se que o âmbito do objeto reivindicado é definido e limitado apenas pelas reivindicações que se seguem.

Claims

1. Dispositivo para evitar Interferência De Batida Óptica quando retransmissão de conteúdos entre uma head end e uma pluralidade de assinantes afastados da head end, o dispositivo caracterizadopor: (a) uma unidade que funciona como um divisor numa direção de percurso para frente e um combinador ativo numa direção de percurso inversa, (b) um multiplexador nos percursos direto e inverso para receber sinais de percurso direto e inverso; (c) o percurso inverso, incluindo: o combinador ativo tendo uma pluralidade de portas para receber os respectivos sinais ópticos da pluralidade de assinantes, cada porta tendo um multiplexador de divisão de comprimento de onda (WDM) para direcionar a luz recebida upstream para um detector em cada porta, o combinador para evitar Interferência de Batida Óptico (OBI) na direção inversa do percurso, convertendo cada um dos respectivos sinais ópticos recebidos da pluralidade de assinantes em sinais elétricos antes de combinar os sinais elétricos individuais para criar um sinal elétrico combinado e amplificando o sinal elétrico combinado; e um transmissor que recebe o sinal elétrico combinado e amplificado e o converte em um sinal óptico de percurso inverso para transmissão de percurso inverso; e em que no percurso inverso o multiplexador multiplexa o sinal óptico de percurso inverso com um sinal óptico de percurso para frente e no percurso para frente o multiplexador desmultiplexa um sinal óptico recebido para dividir downstream em ligações de fibra separadas.

2. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato de que compreende um filtro de passagem alta aplicado ao sinal elétrico combinado antes da amplificação do referido sinal elétrico combinado.

3. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 2, caracterizadopelo fato de que o combinador inclui uma pluralidade de fotodetectores que funcionam numa polarização, e o filtro de passagem alta tem uma característica de impedância definida para minimizar uma queda na referida polarização quando todos os fotodetectores sejam iluminados simultaneamente.

4. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato de que inclui uma EDFA para amplificar um sinal de trajeto direto.

5. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato de que o transmissor é capaz de operar em modo de rajada onde o transmissor está num estado de alta potência durante as rajadas de transmissão e onde o transmissor está num estado de baixa potência durante períodos de ausência de transmissão e onde a baixa está acima do limite do transmissor laser.

6. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 5, caracterizadopelo fato de que o transmissor pode ser instruído seletivamente a operar em modo contínuo.

7. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato de que o transmissor opera em modo contínuo.

8. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, ligado por uma primeira fibra a uma head end e ligado por uma segunda fibra a um segundo dispositivo tendo uma unidade combinada divisora / combinadora, caracterizado pelo fato de que o segundo dispositivo está ligado a uma ONU por uma terceira fibra, de tal modo que os terceiros retransmissores de fibra de sinais de trajeto inverso da ONU para o segundo dispositivo, a segunda fibra retransmite sinais de trajeto inverso do segundo dispositivo para o referido dispositivo, e os primeiros sinais de trajeto inverso de retransmissão de fibra do dispositivo para a head end.

9. ONU RFOG para retransmitir conteúdo para uma head end de pelo menos um assinante distante da head end, a ONU caracterizadapor: (a) uma unidade operável como um divisor na direção para frente e como um combinador ativo numa direção inversa para combinar sinais elétricos recebidos de pelo menos um assinante, e amplificar os sinais eléctricos recebidos; o combinador ativo tendo uma pluralidade de portas para receber os respectivos sinais ópticos da pluralidade de assinantes, cada porta tendo um multiplexador de divisão de comprimento de onda (WDM) para direcionar a luz recebida upstream para um detector em cada porta, o divisor / combinador para evitar interferência de batida óptico (OBI) na direção do caminho reverso, convertendo cada um dos respectivos sinais ópticos recebidos da pluralidade de assinantes em sinais elétricos antes de combinar os sinais elétricos individuais para criar um sinal elétrico combinado; (b) um transmissor que converte o sinal elétrico amplificado num sinal óptico de via inversa; (c) um multiplexador que no percurso inverso multiplexe o sinal óptico de via inversa com um sinal óptico de percurso para a frente e no percurso para frente desmultiplexa um sinal óptico recebido para dividir a jusante em ligações de fibra separados; e (d) um controlador que monitoriza a potência de RF de pelo menos uma da dita pluralidade de entradas para ajustar o ganho ao transmissor e a potência de saída do transmissor.

10. ONU, de acordo com a reivindicação 9, caracterizada pelo fato de que o transmissor pode operar em modo de rajada entre um estado de alta potência e um estado de baixa potência, o estado de baixa potência sendo maior do que zero e menor do que o estado de alta potência.

11. ONU, de acordo com a reivindicação 9, caracterizada pelo fato de que o transmissor pode operar em modo contínuo.

12. ONU, de acordo com a reivindicação 9, caracterizadapelo fato de que o ganho é aumentado para uma quantidade que é proporcional a um aumento da potência de saída.

13. ONU, de acordo com a reivindicação 12, caracterizadapelo fato de que o ganho é aumentado linearmente ao longo de um intervalo de tempo.

14. ONU, de acordo com a reivindicação 9, caracterizada pelo fato de que o controlador atrasa um aumento de ganho em relação a um aumento na potência de saída.

15. ONU, de acordo com a reivindicação 9, caracterizada pelo fato de que o controlador aumenta o nível de potência de saída mais rápido do que o controlador aumenta o ganho.

16. Método para a retransmissão de conteúdos entre uma head end de uma pluralidade de assinantes afastados da head end, um divisor dividindo sinais de percurso para frente e um combinador ativo combinando sinais de percurso reverso, o método caracterizadopor compreender: (a) amplificar um sinal e então dividir o sinal propagado para propagar ao longo de uma direção de percurso para frente uma pluralidade de sinais de percurso para a frente; (b) receber sinais ópticos respectivos de cada um da pluralidade de assinantes, e converter cada um dos respectivos sinais ópticos recebidos da pluralidade de assinantes em sinais elétricos antes de combiná-los para criar um sinal elétrico combinado; (c) amplificar o sinal elétrico combinado e converter o sinal combinado num sinal óptico; e (d) propagação do referido sinal óptico combinado ao longo de uma direção de percurso inverso.

17. Método, de acordo com a reivindicação 16, caracterizadopelo fato de que o comprimento da fibra entre a head end e pelo menos um da dita pluralidade de assinantes é de pelo menos 25 km.

18. Método, de acordo com a reivindicação 17, caracterizadopelo fato de que o comprimento da fibra entre a head end e pelo menos um da dita pluralidade de assinantes é pelo menos aproximadamente 40 km.

19. Método, de acordo com a reivindicação 16, caracterizadopelo fato de que a head end tem pelo menos uma de: (a) apenas uma porta de transmissão; (b) apenas uma porta de recepção; e (c) apenas um componente WDM.

20. Método, de acordo com a reivindicação 16, caracterizadopelo fato de que o sinal óptico combinado é propagado ao longo da direção do percurso inverso utilizando um transmissor que funciona no modo de rajada.

21. Método, de acordo com a reivindicação 16, caracterizadopelo fato de que o sinal óptico combinado é propagado ao longo da direção do percurso inverso utilizando um transmissor que funciona em modo contínuo.

22. Método, de acordo com a reivindicação 16, caracterizadopelo fato de que compreende a etapa de tornar ciclável um estado de baixa potência para um estado de alta potência quando um sinal óptico é recebido de pelo menos um da referida pluralidade de assinantes.

23. Método, de acordo com a reivindicação 16, caracterizadopelo fato de que compreende a etapa de retransmissão do referido conteúdo entre pelo menos um outro dispositivo entre a referida head end e os referidos assinantes.