BR112016024543B1 - Separador ativo e sistema com central de serviços - Google Patents

Abstract

SISTEMA E APARELHO PARA CALIBRAGEM DE ÍNDICE DE MODULAÇÃO ÓPTICA EM UMA REDE DE CATV. Trata-se de sistemas e métodos para calibragem de índice de modulação óptica em uma rede de CATV.

Description

REFERÊNCIA CRUZADA A PEDIDOS RELACIONADOS

[001] Este pedido reivindica o benefício de prioridade sob o artigo 35 U.S.C. parágrafo 119(e) ao Pedido Provisório no U.S. 62/043793 depositado em 29 de agosto de 2014, ao Pedido Provisório no U.S. 62/052213, depositado em 18 de setembro de 2014, ao Pedido Provisório no U.S. 61/984303 depositado em 25 de abril de 2014, e ao Pedido Provisório no U.S. 61/982089, depositado em 21 de abril de 2014.

ANTECEDENTES

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

[003] Embora redes de Televisão a Cabo (CATV) originalmente entreguem conteúdo a assinantes por longas distâncias com o uso de um sistema de transmissão exclusivamente por RF, sistemas de transmissão de CATV modernos substituíram uma grande parte da trajetória de transmissão por RF por uma rede óptica mais efetiva, que cria um sistema de transmissão híbrido em que o conteúdo a cabo se origina e termina como sinais de RF por cabos coaxiais, mas é convertido em sinais ópticos para transmissão pelo volume da distância intermediária entre o fornecedor de conteúdo e o assinante. Especificamente, redes de CATV incluem uma central de serviços (head end) no fornecedor de conteúdo para receber sinais de RF que representam muitos canais de conteúdo. A central de serviços recebe os respectivos sinais de conteúdo de RF, multiplexa os mesmos com o uso de uma rede de combinação de RF, converte o sinal de RF combinado em um sinal óptico (tipicamente com o uso do sinal de RF para modular um laser) e emite o sinal óptico a uma rede de fibra óptica que comunica o sinal a um ou mais nós, sendo que cada um aproxima um grupo de assinantes. O nó, então, inverte o processo de conversão demultiplexando-se o sinal óptico recebido e convertendo-se o mesmo de volta a um sinal de RF para que o mesmo possa ser recebido pelos espectadores.

[004] As redes de televisão a cabo (CATV) evoluíram continuamente dede que foram desenvolvidas pela primeira vez como sistemas relativamente simples que entregaram canais de vídeo de um modo a partir de um fornecedor de conteúdo. Os sistemas anteriores incluíram transmissores que atribuíram uma quantidade de canais de CATV a faixas de frequência separadas, cada uma de aproximadamente 6 MHz. Os avanços subsequentes permitiram comunicação de retorno limitadas dos assinantes de volta para o fornecedor de conteúdo através de um pequeno sinal dedicado de baixa frequência propagado na rede coaxial. As redes de CATV modernas, entretanto, preveem não apenas uma quantidade muito maior de canais de conteúdo, mas também fornecem serviços de dados (como acesso à Internet) que necessitam que uma largura de banda muito maior seja atribuída tanto para trajetórias frontais quanto para trajetórias de retorno. No relatório descritivo, nos desenhos, e nas reivindicações, os termos "trajetória frontal" e "a jusante" podem ser usados de modo intercambiável para se referir a uma trajetória de uma central de serviços a um nó, de um nó a um usuário final, ou de uma central de serviços a um usuário final. Em contrapartida, os termos "trajetória de retorno", "trajetória reversa" e "a montante" podem ser usados de modo intercambiável para se referir a uma trajetória de um usuário final a um nó, de um nó a uma central de serviços, ou de um usuário final a uma central de serviços.

[005] Os melhoramentos recentes em arquiteturas de CATV que fornecem melhoramentos adicionais na entrega de conteúdo incluem arquiteturas de Fibra até as Instalações (FTTP) que substituem a rede coaxial entre um nó e o domicílio de um assinante por uma rede de fibra óptica. Tais arquiteturas também são denominadas arquiteturas de Radiofrequência por Vidro (RFoG). Um benefício chave de RFoG é que a mesma prevê velocidades de conexão mais rápidas e mais largura de banda que as trajetórias de transmissão coaxial atuais têm capacidade para entregar. Por exemplo, um único condutor pareado coaxial de cobre pode portar seis chamadas telefônicas simultâneas, enquanto um único par de fibra pode portar mais de 2,5 milhões de chamadas telefônicas ao mesmo tempo. O FTTP também permite que os consumidores agrupem seus serviços de comunicação para receber telefone, vídeo, áudio, televisão, quaisquer outros produtos ou serviços de dados digitais ao mesmo tempo.

[006] Uma debilidade existente dos canais de comunicação de RFoG é a Interferência de Batida Óptica (OBI), que atinge as redes de RFoG tradicionais. A OBI ocorre quando dois ou mais transmissores de trajetória inversa são ligados, e estão muito próximos em comprimento de onda um ao outro. A OBI limita o tráfego a montante, mas também pode limitar o tráfego a jusante. Os esforços existentes na mitigação de OBI focaram nas Unidades de Rede Óptica (ONUs) nas premissas do cliente, ou no CMTS na central de serviços. Por exemplo, algumas tentativas de mitigar a OBI tornam o comprimento de onda das ONUs específico enquanto outras tentativas criam um programador ciente de RFoG nos CMTS. Ainda outras tentativas incluíram mudar comprimentos de onda da ONU diretamente. Devido à natureza fundamental do tráfego de lasers e DOCSIS, nenhuma das técnicas acima produziu resultados satisfatórios já que colisões de comprimento de onda continuaram a ocorrer ou o custo era alto. Dessa forma, pode ser desejável, em instalações de RFoG, reduzir ainda mais ou eliminar a OBI.

BREVE DESCRIÇÃO DAS DIVERSAS VISTAS DOS DESENHOS

[007] A Figura 1 mostra uma arquitetura de RFoG existente.

[008] A Figura 2 mostra uma arquitetura de RFoG melhorada.

[009] A Figura 3 compara as capacidades das arquiteturas de Figuras 1 e 2.

[010] A Figura 4 mostra uma trajetória de transmissão de RFoG entre um CMTS em um modem a cabo.

[011] A Figura 5 mostra uma ONU melhorada que mitiga recorte.

[012] A Figura 6 mostra uma segunda ONU melhorada que mitiga recorte.

[013] A Figura 7 mostra um espectro de saída de ONU que tem um tempo de elevação de 100 ns.

[014] A Figura 8 mostra um espectro de saída de ONU que tem um tempo de elevação de 1000 ns.

[015] A Figura 9 mostra um tempo de resposta de uma ONU a um sinal de RF.

[016] A Figura 10 mostra uma ONU que tem um controle de inclinação de laser e ganho de amplificador de RF.

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

[018] A Figura 12 mostra o tempo de resposta de uma ONU em que o controle de ganho de RF está atrasado em relação ao controle de inclinação de laser.

[019] A Figura 13 mostra uma ONU que tem um controle separado para o ganho de amplificador e para a inclinação de laser.

[020] A Figura 14 mostra uma estrutura de recebimento de linha de transmissão.

[021] A Figura 15 mostra uma conexão de recebimento de linha de transmissão a um amplificador inclinado.

[022] A Figura 16 mostra um receptor de linha de transmissão com detecção de fotocorrente no lado de término.

[023] A Figura 17 mostra um combinador ativo com múltiplas entradas e operação em modo de disparo óptico contínuo.

[024] A Figura 18 mostra um combinador ativo com operação em modo de disparo óptico contínuo que inclui controle de inclinação de amplificador.

[025] A Figura 19 mostra um combinador ativo com OBM, inclinação de laser, inclinação de amplificador e controle de ganho.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[026] A Figura 1 mostra um sistema de RFoG existente 10 exemplificativo, em que uma central de serviços 12 entrega conteúdo a uma ONU 14 em premissas de um cliente através de um nó 16. Uma topologia de RFoG inclui um serviço totalmente em fibra desde a central de serviços 12 até um nó de campo ou unidade de rede óptica (ONU), que está localizada tipicamente em ou próximo às premissas do usuário. Na central de serviços 12, um laser a jusante envia um sinal de difusão que é dividido opticamente múltiplas vezes. A unidade de rede óptica, ou ONU, recobre o sinal de difusão de RF e passa o mesmo para a rede coaxial do assinante.

[027] A central de serviços 12 inclui tipicamente um transmissor 18 que entrega um sinal a jusante a um ou mais separadores passivos 1x32 20 que incluem 32 portas de saída, sendo que cada porta de saída é conectada a um separador de multiplexador de divisão de comprimento de onda (WDM) 28 que entrega o conteúdo a jusante por um segmento de transmissão por fibra 24 ao nó 16, que, por sua vez, inclui outro separador 1x32 22, em que cada porta de saída do separador 22 é conectada por meio de outro segmento de fibra 26 a uma ONU particular 14 nas premissas de um assinante.

[028] As unidades de rede ópticas (ONUs) em um ambiente de RFoG terminam a conexão de fibra em uma interface de lado do assinante e convertem o tráfego para a entrega pela rede em domicílio nas premissas do cliente. O cabo coaxial pode ser usado para conectar as ONUs de uma rede de RFoG a um ou mais dispositivos de usuário, em que os dispositivos de usuário de RFoG podem incluir modems a cabo, EMTAs, ou conversores de sinais, como com os dispositivos de usuário de uma rede de HFC. Por exemplo, a ONU 14 pode se conectar a conversores de sinais, modems a cabo ou elementos de rede similares por meio de cabo coaxial, e um ou mais dos modems a cabo podem se conectar ao cabeamento de telefone interno do assinante e/ou a computadores pessoais ou dispositivos similares por meio de conexões de Ethernet ou Wi-Fi.

[029] As pessoas de habilidade comum na técnica apreciarão que a arquitetura supracitada é apenas ilustrativa. Por exemplo, a quantidade de portas dos separadores 20 e 22 pode ser mudada, conforme desejado. Deve ser entendido também que a central de serviços 12 pode incluir mais separadores 20, sendo que cada separador tem saídas conectadas a um nó respectivo de modo a servir uma grande quantidade de assinantes.

[030] Ao longo da trajetória de retorno desde a ONU do assinante 14 até a central de serviços 12, o separador 22 opera como um combinador, isto é, até 32 ONUs podem entregar sinais da trajetória de retorno ao nó 16, que combina os mesmos para transmissão a montante ao longo do comprimento de fibra 24. Cada um dos sinais provenientes das ONUs respectivas 14 é, então, separado dos outros sinais pelo WDM 28 a ser recebido por um receptor separado 30 na central de serviços 12. Os sinais provenientes dos respectivos receptores são, então, combinados por um combinador 32 para transmissão a um Serviço de Término de Modem a Cabo (CMTS) na central de serviços 12. Os sinais são combinados no domínio de RF na central de serviços 12 pelo combinador 32, antes de serem conectados à porta a montante de CMTS. Devido ao limite de potência frontal na fibra, os sinais combinados precisam de uma fibra frontal (LI km) por grupo de 32 assinantes.

[031] Na direção frontal, o transmissor frontal é fornecido a um amplificador de potência com múltiplas portas mais alto que distribui potência. Por exemplo, na central de serviços 12, o transmissor 18 fornece saída a um Amplificador de Fibra Tratada com Érbio (EDFA) 34 que distribui potência internamente pelas 32 saídas do combinador 20, sendo que cada saída é operada a uma potência relativamente alta, por exemplo, aproximadamente 18 decibel-miliwatts (dBm). O WDM 28 tipicamente passa 1550 nm de luz do EDFA 34 na direção frontal e direciona a luz inversa, tipicamente a 1610 nm ou talvez 1310 nm na direção inversa para os receptores 30. O WDM 28 pode ser conectado a uma fibra de comprimento L1 que alimenta o separador 22 no nó 16. As saídas do separador 22 são, cada uma, fornecidas às segundas fibras de comprimento L2 que são conectadas respectivamente às ONUs 14 nos domicílios dos assinantes. Tipicamente, L1+L2 podem ter até 25 km. As ONUs 14 convertem a luz transmitida para frente a sinais de RF para a rede coaxial em domicílio. As ONUs 14 também recebem sinais de RF da rede em domicílio e modulam esses sinais em um laser, que opera a 1610 nm, por exemplo, e a saída do laser é enviada a montante na fibra L2. O sinal a montante é combinado com outros sinais a montante no combinador 22 e transmitido adicionalmente a montante na fibra L1. No WDM 28, os sinais a montante são direcionados para os receptores de central de serviços 30.

[032] O orçamento de perda para 32 assinantes e 25 km de fibra necessita de um receptor na central de serviços 12 para cada grupo de 32 assinantes; dada uma potência de transmissão a montante de 3 dBm, os receptores 30 e o WDM 28 podem operar, tipicamente, a uma potência entre -18 e - 21 dBm, o que forma um bom sinal para desafiar a razão de ruído, de modo que receptores de banda limitada normalmente são necessários para um desempenho aceitável. Além disso, o combinador óptico passivo 22 que combina múltiplas entradas ópticas em uma única saída, por definição, cria OBI entre essas entradas, conforme descrito anteriormente, e, portanto, criará ruído no domínio de RF nos receptores de central de serviços 30. Além disso, uma perda de cerca de 24 dB também deve ser presumida na trajetória frontal; para uma potência de saída de EDFA de 18 dBm por porta, isso fornece -6 dBm de potência aos receptores. Isso é o suficiente para o desempenho aceitável na ONU a 1 GHz, dado o baixo ruído, receptores de alto ganho são usados.

[033] As técnicas reveladas para eliminar OBI são desejáveis, e a maneira revelada para eliminar OBI conforme revelado pode permitir capacidade mais alta a montante e a jusante. Adicionalmente, o combinador revelado e os recursos do combinador podem permitir a coexistência de RFoG junto com sistemas HFC/D3.1 tradicionais e sistemas PON potenciais futuros. A eliminação de OBI é crítica em alguns sistemas para destravar o vasto potencial da fibra óptica. Descrito em mais detalhes no presente documento são modalidades para uma arquitetura que incorpora o sistema combinador óptico revelado.

[034] A Figura 2 mostra um sistema melhorado 100 para entregar conteúdo de CATV a uma pluralidade de assinantes por uma rede de RFoG. A arquitetura mostra uma central de serviços 110 que tem um transmissor 112 e um receptor 114, cada um, conectado a um separador de WDM 116 que emite um sinal para, e recebe um sinal de, um enlace de fibra 118 de L1 km. O enlace de fibra 118 é conectado a uma unidade ativa de separador/combinador 120. A unidade de separador/combinador 120 pode incluir, de preferência, um WDM 122 que separa sinais de trajetória frontal de sinais de trajetória inversa. O sinal de trajetória frontal proveniente do WDM 122 é fornecido a um EDFA 124 que emite um sinal óptico amplificado a um separador ativo 1x32 126 que tem 32 portas de saída, cada um aos respectivos enlaces da segunda fibra 128. Em cada porta, o nível de potência pode ser modesto (por exemplo, na faixa de 0 a 10 dBm) mas também pode ser alta (por exemplo, na faixa de 18 dBm).

[035] Na direção inversa, o separador de porta 1x32 126 opera como um combinador ativo 126, e inclui, em cada porta, um WDM que direciona luz a montante a um detector na porta, que converte sinais ópticos recebidos em sinais elétricos, amplifica o mesmo no domínio de 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 a montante na fibra 118. Na central de serviços 110, a fibra 118 é conectada ao WDM 116 que direciona a luz a montante ao receptor 114.

[036] Cada uma das 32 portas do separador/combinador 126, através de uma fibra respectiva 128, emite um sinal respectivo a uma segunda unidade ativa de separador/combinador 130 do mesmo tipo e configuração como a unidade de separador/combinador 120. O(s) comprimento(s) da fibra 128 pode(m) variar um em relação ao outro. A potência de saída por porta de separador é baixa, cerca de 0 dBm. As portas de separador são conectadas às ONUs 140, por exemplo, em uma Unidade com Múltiplos Tempos de Exposição (MDU) ou uma vizinhança, por meio da fibra 132 de comprimento L3. Em um sistema básico de RFoG, a soma dos comprimentos de fibra L1+L2+L3 é de até 25 km. O sistema 100, entretanto, permitirá um comprimento total maior de fibra entre a central de serviços 110 e as ONUs 140, como 40 km, devido ao fato de o sistema 100 poder tolerar uma perda de SNR maior, conforme descrito adicionalmente abaixo.

[037] Os sinais a montante provenientes da ONU 140 são terminados individualmente diretamente na unidade ativa de separador/combinador 130; mesmo para ONUs que operam a 0 dBm, a potência que alcança os detectores é de cerca de - 2 dBm (a fibra 132 é uma fibra curta de até poucos km, e a perda de WDM dentro do combinador ativo é pequena). Isso é quase 20 dB mais alto que em sistemas de RFoG existentes, o que significa que os níveis de RF após o detector no separador 134 é quase 40 dB mais alto que em sistemas de RFoG existentes. Como uma consequência, a Figura de ruído de receptor não e crítica, e receptores de largura de banda alta podem ser usados com desempenho de ruído relativamente baixo. O sinal de RF recebido é retransmitido por meio do transmissor 136 ao longo da trajetória inversa para a fibra 128 e recebida e retransmitida pela unidade ativa de separador/combinador precedente 120 e, a partir disso, para a central de serviços 110. Embora a retransmissão repetida leve a alguma redução de incremento em SNR, os melhoramentos em SNR a partir da arquitetura ativa fornecem desempenho geral muito maior em relação a sistemas de RFoG tradicionais. Do modo mais importante, devido ao fato de todos os sinais inversos são terminados individualmente em detectores separados, pode não haver interferência de batida óptica (OBI) entre diferentes sinais inversos. Os sinais inversos não são combinados opticamente, a partir disso, a OBI não pode ocorrer.

[038] Embora, em algumas modalidades, as unidades de separador/combinador de RF como 120 e 130 podem usar um combinador de RF para combinar os respectivos sinais elétricos a partir de cada detector em cada porta, isso pode produzir perdas inaceitáveis na transmissão a montante da ONU para a central de serviços. Portanto, as unidades de cortador/combinador de RF 120 e 130 têm, de preferência, os detectores dispostos em uma estrutura de linha de transmissão como mostrado na Figura 14, que não irá incorrer tal perda alta de sinal.

[039] Na direção frontal pode haver múltiplos EDFAs, como EDFA 124 na unidade de separador/combinador 120; esses EDFAs são dispositivos econômicos em estágio único com baixa dissipação de potência - tipicamente 2 Watts ou menos. A formação de cascata dos EDFAs resulta em um acúmulo de ruído devido às Figuras de ruído finito dos EDFAs. Embora a arquitetura de separador ativo não necessite de EDFAs, visto que um EDFA (não mostrado) em uma central de serviços de alta potência 110 pode continuar a ser usado para fornecer potência às ONUs 140, o uso de EDFAs, como o EDFA 124, dentro das unidades de separador ativo, fornece algumas vantagens. Por exemplo, a complexidade e a dissipação de potência do equipamento na central de serviços 110 são muito reduzidas, como na contagem de fibra que emana da central de serviços 110. A quantidade de potência entregue às ONUs 140 é prontamente aumentada a aproximadamente 0 dBm a partir de -6 dBm em um sistema tradicional de RFoG. Como uma consequência, os receptores de ONU obtêm 12 dB mais de nível de RF a partir de seus detectores e não precisam de um ganho tão alto ou de uma contribuição de ruído de receptor tão baixa. Mesmo com requerimentos de ruído relaxados nos receptores de ONU, o impacto de SNR devido ao ruído de EDFA é facilmente superado devido à potência recebida mais alta. Além do que, mais espectro pode ser sustentado na direção frontal com um SNR aceitável em relação a arquiteturas de corrente, como 4 GHz em vez de 1 GHz em RFoG de corrente, a partir disso, taxas de transferência de dados total podem crescer significativamente sem uma mudança na operação para permitir, por exemplo, serviços que fornecem 40 Gbps de velocidades de transferência por download e 10 Gbps de velocidades de transferência por upload.

[040] Em algumas modalidades, o combinador óptico fornece capacidade de RFoG a montante e a jusante e um recurso completamente transparente e recíproco para transmissão de PON. O combinador óptico pode permitir a transparência completa para instalações de PON. Por exemplo, o combinador óptico pode permitir recursos livres de OBI e de alta capacidade instalando-se em redes com capacidade de FTTH compatível com HFC D3.1. Da mesma forma, o combinador óptico pode ser incorporado a GPON, 1G-EPON, XGPON1, 10G/1G-EPON, 10G/10G-EPON. A compatibilidade com HFC e D3.1 permite que o combinador óptico revelado seja instalado junto com uma rede de HFC de corrente, e está pronto para o D3.1. O combinador óptico pode ser instalado em um nó de fibra, em uma unidade com múltiplos tempos de exposição (MDU) e em instalações de domicílio de família única (SFU).

[041] As modalidades para um combinador de RFoG incluem a prevenção ou eliminação de OBI no combinador em oposição ao gerenciamento da mesma nas extremidades da rede (como com o uso de um programador de CMTS no lado da central de serviços da rede ou ONUs específicas de comprimento de onda na extremidade de assinante da rede). São descritas modalidades que permitem a eliminação de OBI. O combinador óptico revelado pode ser usado para eliminar OBI, melhorar a capacidade e/ou permitir múltiplos serviços em RFoG, a versão a cabo de redes FTTH.

[042] O combinador óptico revelado pode ser independente de ONUs, Modems a Cabo e CMTSs. O combinador óptico revelado pode ser agnóstico de CMTS, o que, assim, elimina a necessidade de criar um programador ciente de RFoG, que é tanto restritivo quanto demorado. O combinador óptico torna uma versão a cabo de FTTH mais praticável, em comparação às alternativas de PON. Por exemplo, nas modalidades, o combinador óptico revelado tem uma capacidade de atravessamento de PON recíproca do combinador óptico junto com uma alta capacidade a montante e a jusante, que auxilia na instalação de RFoG sem interrupção ao sistema subjacente, ou inclusão futura de incapacidade de funcionalidade de PON, como instalação posterior de PON em um sistema de RFOG.

[043] Em algumas modalidades, o combinador óptico tem 32 portas, mas necessita apenas uma porta de transmissão, uma porta de recebimento, em um componente de WDM na central de serviços. Dessa forma, em vez de necessitar de 32 WDMs e 32 portas de recebimento, o combinador óptico revelado pode economizar, na central de serviços, espaço e potência. O combinador pode ser um dispositivo ativo que precisa de aproximadamente 2 Watts de potência. O combinador óptico pode ser energizado por fontes de alimentação prontamente disponíveis no sistema de RFoG, ou a potência pode ser provida no combinador óptico. A fonte de alimentação pode incluir uma reserva de bateria ou alternativas de potência solar/de fibra. Se a potência for perdida e a bateria também tiver sido drenada, toda a transmissão recíproca de PON não é afetada. A transmissão de RFoG a montante, entretanto, é parada. Em um sistema de RFoG convencional, a mesma foi parada também devido ao fato da preponderância de OBI teria debilitado severamente o sistema de qualquer modo se o sistema fosse um sistema tradicional de RFoG com um combinador passivo. Também no caso de perda de potência, a ONU (Unidade de Rede Óptica) nos domicílios cessaria de funcionar de modo que sem qualquer reserva de potência tais sistemas cessarão de funcionar, se essas forem sistemas de RFoG ou PON, com ou sem o combinador ativo revelado no presente contexto. O receptor óptico de central de serviços 114 pode precisar apenas de uma faixa de potência de entrada de 0 a 3 dBm, e exigir 15 dB menos de potência de RF de saída devido à ausência do combinador de RF de modo que, com tal necessidade de potência óptica de entrada alta e potência de RF de saída baixa, o ganho pode ser baixo.

[044] O combinador óptico revelado pode eliminar, de preferência, a OBI, o que forma um sistema livre de OBI. O combinador óptico permite longo alcance e grandes divisões, por exemplo, até 40 km e 1024 divisões, que serão ainda mais expandidas. A alta capacidade a montante e a jusante habilitada pelo combinador óptico revelado inclui até 10G DS/1G US, e tanto quanto 40G DS/10G US.

[045] Em modalidades, o combinador óptico revelado previne a interferência em instalações de RFOG no combinador ao invés de prevenir a interferência com o uso de medição tomada na ONU em que tentativas anteriores falharam ou se provaram como de custo proibido.

[046] As arquiteturas de RFoG tradicionais têm um orçamento de potência fixo. Isso significa que conforme o comprimento de fibra entre a central de serviços e as ONUs aumenta, uma quantidade menor de divisões pode ser usada, conforme pode ser visto na Figura 3, em que a linha curvada inferior representa a arquitetura existente e a linha curvada superior representa a arquitetura ativa revelada no presente documento. De modo recíproco, quanto mais divisões forem desejadas, menor o comprimento de fibra pode ser instalado. A arquitetura ativa revelada, entretanto, permite comprimento de fibra de até aproximadamente 40 km independentemente de uma quantidade de divisões usadas, o que significa que a arquitetura ativa revelada permite comprimentos de fibra de 40 km ou mais junto com uma grande quantidade de divisões, por exemplo, 1024, que, desse modo avança a topologia FTTP e desenvolvimento.

[047] O custo geral da arquitetura de separador ativo mostrada na Figura 2 é similar àquele de uma solução de RFoG tradicional. O custo dos blocos de ganho de EDFA de separador ativo e os componentes de WDM e de detector na arquitetura ativa é deslocado pela eliminação da engrenagem de central de serviços como receptores, EDFAs de alta potência e combinadores. Uma redução de custo das ONUs que podem operar com potência de saída inferior sustenta adicionalmente a arquitetura de separador ativo. As vantagens adicionais da arquitetura de separador ativo podem incluir uma redução na contagem de fibra que sai da central de serviços, que pode ter um grande impacto no custo do sistema, também como uma opção para usar 1310 nm de ONUs inversas enquanto permanecer dentro de um orçamento de perda de SNR típico, o que pode reduzir ainda mais os custos. Também, o sistema mostrado na Figura 2 exibe largura de banda aumentada em relação ao que arquiteturas de RFOG existentes têm capacidade para fornecer, o que evita limites nos tamanhos de grupo de serviço e necessidades concomitantes para mais portas de retorno de CMTS. Finalmente, ao contrário das técnicas de mitigação de OBI em arquiteturas de RFoG existentes, o sistema mostrado na Figura 2 não necessita de ópticas resfriadas ou controladas por temperatura e enlaces de comunicação bidirecional que necessitam de inteligência de ONU adicional.

[048] Cada um desses fatores fornece uma vantagem de custo adicional de uma solução de separador ativo sobre arquiteturas de RFoG existentes. O espaço e a potência necessários na central de serviços também são reduzidos; a solução de separador ativo necessita de uma porta de transmissão, uma porta de recebimento e um componente de WDM. As arquiteturas de RFoG existentes, por outro lado, necessitam de portas de transmissão, EDFAs de alta potência com múltiplas portas, 32 WDMs, 32 portas de recebimento, e um combinador de RF com 32 portas. As arquiteturas de RFoG existentes necessitam de ruído muito baixo, alto ganho e receptores de potência de saída com métodos de abafador implantados para superar a perda de potência e adição de ruído no combinador de RF. O sistema 100 mostrado na Figura 2, de modo recíproco, funciona com a potência de entrada normalmente na faixa de 0 a 3 dBm, pouco ganho é necessário, e necessita de 15 dB menos de saída de potência devido à ausência do combinador de RF antes do CMTS.

[049] De preferência, a unidade de combinador óptico revelada implanta uma abordagem de linha de transmissão para combinar múltiplos fotodetectores ópticos em um único receptor óptico. Isso pode ser conseguido em configurações unidirecional e bidirecional. Um sistema unidirecional não fornece sinais de comunicação de controle a partir de um separador óptico ativo a uma ONU, isto é, os sinais de comunicação de controle passam apenas de uma ONU para um separador ativo. Dessa forma, em um sistema unidirecional, um separador óptico ativo simplesmente aceita um nível de saída a partir de uma ONU e opera com aquele nível de saída. Um sistema bidirecional passa sinais de controle de um separador óptico ativo para ONUs que instruem os mesmos a ajustar sua potência de saída; esse tipo de sistema permite a equalização precisa dos níveis de entrada ao separador óptico ativo a partir de cada ONU.

[050] Alguns sistemas ativos de separador/combinador podem incluir, de preferência, redundância quando os separadores ópticos ativos comutarem sua potência de laser de retorno (o laser de retorno que porta as informações combinadas das ONUs conectadas ao mesmo) entre um estado de alta e de baixa potência ou opera esse laser em modo de CW. Nesse caso, uma central de serviços a montante ou separador óptico ativo pode detectar facilmente a perda de potência em uma porta de entrada e permite que uma segunda porta de entrada conectada a outra rota de fibra receba as informações; na trajetória frontal, a outra rota de fibra também seria ativada nesse caso devido ao fato de geralmente a luz frontal e inversa compartilharem a mesma fibra. Também, alguns sistemas ativos de separador/combinador podem incluir um laser inverso no separador óptico ativo que ajusta sua saída de potência como uma função da quantidade de transmissor de ONUs para o separador óptico ativo e a fotocorrente recebida dessas ONUs. Ainda outros sistemas ativos de separador/combinador podem ter um fator de ganho e potência de laser inverso do separador óptico ativo definida a um valor fixo.

[051] De preferência, a unidade de combinador óptico revelada tem capacidade para configurar a sim mesma sob circunstâncias cambiantes. Ocorrem casos nos quais é necessário que os modems a cabo na ONU se comuniquem com o CMTS mesmo se não houver dados a serem transmitidos. Normalmente, entretanto, a ONU é desligada durante períodos quando não houver dados a serem transmitidos entre a ONU e o CMTS, e um modem a cabo pode demorar horas para receber ou enviar dados. Dessa forma, em algumas modalidades, a unidade de combinador revelada pode ser configurada para permanecer em comunicação com o CMTS. Pode ser necessário que os modems a cabo se comuniquem de volta ao CMTS uma vez a cada 30 segundos, ou algum outro intervalo apropriado.

MODOS OPERACIONAIS DE ONU E PREVENÇÃO DE RECORTE A LASER

[052] Em arquiteturas de RFoG tradicionais, as ONUs transmitem informações em disparos contínuos e em qualquer ponto no tempo uma ou mais ONUs pode ligar e começar a transmitir informações. Conforme exigido pelo relatório descritivo de DOCSIS, todas as ONUs são sondadas repetidamente com um intervalo de até 5 minutos, mas normalmente menos. Quando uma ONU é ligada, a potência óptica transmitida pela ONU se eleva de zero até a potência de saída nominal em um curto tempo. Como uma consequência, a potência óptica recebida pelo separador ativo daquela ONU vai através dessa mesma transição. A taxa de giro com a qual a ONU pode ligar é restringida pelo relatório descritivo de DOCSIS, mas a transição continua a ser relativamente abrupta, relembrando uma função de etapa. Como é bem conhecido a partir da teoria de sinal, uma função de etapa tem um espectro de frequência que contém energia significativa nas frequências baixas, sendo que a energia cai enquanto a frequência se eleva. Se fosse permitido que a energia de baixa frequência fosse retransmitida desimpedida pelo laser de separador ativo quando retransmitir sinais, então, o sinal pode ultrapassar prontamente o laser e causar recorte a laser. Para evitar tal recorte, diversas abordagens podem ser utilizadas.

[053] Primeiro, um filtro de alta passagem íngreme pode ser implantado após os detectores do separador ativo, o que garante que sinais de baixa frequência induzidos nos fotodetectores a partir das ONUs que ligam e desligam não ultrapassam o laser usado para retransmissão. Tal filtro de alta passagem deve ser construído para que o mesmo apresente baixa impedância aos fotodetectores para baixas frequências, de modo que os fotodetectores não vejam uma flutuação de inclinação significativa quando as ONUs estiverem em ciclo de ligadas e desligadas. Por exemplo, se um capacitor acoplado fosse usado como o primeiro elemento em um filtro que apresenta alta impedância aos fotodetectores, então, uma ONU que liga pode resultar em uma flutuação de inclinação significativa dos fotodetectores; tal filtro, de preferência, não deve ser usado. Nesse contexto, uma flutuação de inclinação significativa seria uma flutuação de mais de 10%. De preferência, o filtro de alta passagem é configurado para limitar flutuações a níveis bem abaixo dessa Figura, por exemplo 5% ou mesmo 2%. Também, se o laser de retransmissão for usado em modo de disparo contínuo, então, a taxa de giro do laser de retransmissão deve ser limitada, de preferência, o mesmo for ligado, de modo a limitar a quantidade de espectro de baixa frequência nos fotodetectores de unidades precedentes de separador ativo.

[054] Conforme observado acima, as ONUs normalmente operam em modo de disparo contínuo e isso causa os problemas associados descritos há pouco. A operação em modo de disparo contínuo das ONUs é necessária em uma arquitetura de RFoG existente devido ao fato de, de outro modo, a probabilidade da ocorrência de OBI seria muito alta e o sistema geralmente não funcionaria. Com a arquitetura de separador ativo, entretanto, a OBI não pode ocorrer e o sinal para margem de ruído é muito mais alto que com RFoG. Por causa disso, uma segunda abordagem para reduzir recorte é operar ONUs em estado contínuo “ligado” com a arquitetura ativa descrita anteriormente. Para 32 ONUs que entregam sinais em um separador ativo, o ruído disparado e o ruído de laser se acumulam, mas o sinal para o orçamento de ruído é tão alto que o desempenho de SNR resultante continua a ser muito melhor em relação a sistemas de RFoG existentes. Como uma consequência, a arquitetura de separador ativo permite a operação de todas as ONUs conectadas ao mesmo tempo, dado que a arquitetura de separador ativo elimina a OBI.

[055] Uma terceira opção para aliviar o recorte a laser é permitir que as ONUs operem em modo de disparo contínuo, mas para detectar uma quantidade de potência fora da ONU e atenuar o sinal da ONU de modo a impedir o recorte. Em referência à Figura 4, com o uso de um sistema tradicional de RFoG 200, o CMTS 210 pode manter o nível de RF em uma porta de entrada de retorno constante. O sinal de retorno é gerado por um modem a cabo 220, fornecido a uma ONU 230 que inclui um transmissor óptico inverso e retransmitido por uma rede óptica 240 a um receptor 250 colocalizado com o CMTS que converte o sinal óptico de volta para um sinal de RF e fornece esse ao CMTS 210. Deve ser entendido que a rede óptica 240 pode conter elementos ativos e passivos. Deve ser entendido também que a comunicação entre o modem a cabo 220 e o CMTS 210 é bidirecional, isto é, existem sinais de trajetória tanto “frontal” quanto “inversa”.

[056] A trajetória de comunicação mostrada na Figura 4 pode ser usada para ajustar o nível de saída do modem a cabo 220. No caso, a perda do ONU 230 para o receptor 250 é alto, ou a perda do receptor 250 para o CMTS 210 é alta, então, o CMTS 210 ajustará o nível de saída do modem a cabo 220 a um nível alto a fim de obter um nível de entrada definido no CMTS ou um nível dentro de uma faixa predefinida no CMTS. Em sistemas de RFoG tradicionais, existe uma margem considerável no nível de entrada que a ONU pode lidar, para permitir esse ajuste. Entretanto, ainda é possível que o modem a cabo 220 ultrapasse a ONU 230, particularmente como uma quantidade de espectro usada pelo modem a cabo aumenta para sustentar futuras cargas de dados pesados. Quando a ONU 230 é sobre-expressada, então, o sinal de RF modulado no laser da ONU 230 se torna tão alto que o laser inverso na ONU 230 seja acionado no recorte, isto é, a potência de saída do laser varia tão baixo que o laser é desligado. Isso causa distorções de sinal severas e cria um amplo espectro de frequências que interfere na comunicação ao longo de todo esse espectro.

[057] A rede óptica tipicamente combina sinais provenientes de múltiplas ONUs, cada ONU está tipicamente em comunicação em outra faixa do espectro de frequência. A comunicação de todas essas ONUs é afetada pelo amplo espectro induzido pelas distorções mesmo que apenas uma ONU seja recortada. De preferência, esse problema é resolvido de tal modo que as outras ONUs não sejam afetadas, a ONU recortada é posta em um estado em que a mesma pode continuar a se comunicação, e o CMTS produz um aviso de que uma ONU não opera de modo ideal.

[058] Uma variação na terceira opção descrita há pouco é para operar as ONUs em modo de disparo contínuo em que a ONU comuta entre um estado de baixa potência (por exemplo, -6 dBm) e um estado de alta potência (por exemplo, 0 dBm). Isso significa que o laser de ONU nunca desliga completamente, isto é, o laser sempre opera acima de seu limiar de laser, e pode ser sempre monitorado pelo separador ativo. A redução em potência de saída quando o mesmo não transmite sinais de RF reduz o disparo e o ruído de laser acumulado no separador ativo de modo que o sinal para o impacto de ruído é minimizado.

[059] Em circunstâncias nas quais a unidade de combinador óptico gira para um estado de baixa potência ao invés de um estado completamente desligado, a corrente de fotodiodo e uma máx/mín pode ser rastreada para a corrente de fotodiodo ao longo de todas as portas do combinador, e, assim um microcontrolador pode ser usado no combinador óptico para rastrear continuamente o máx e o mín em um intervalo de tempo especificado. Por exemplo, se por dez minutos a corrente de fotodiodo máx for 0, então, o combinador óptico determina que o modem a cabo também não está conectado, tem um enlace óptico defeituoso, ou está defeituoso de outro modo. Opcionalmente, o combinador óptico ativo pode sinalizar a ausência de fotocorrente a uma central de serviços. O combinador óptico também tem capacidade para configurar a si mesmo se ou não o combinador óptico puder determinar se a luz recebida tem aumento súbito, como na operação de RFoG normal, ou CW (onda contínua) como com um transmissor inverso de nó. O combinador óptico tem capacidade para conhecer com o uso da sinalização a montante de CMTS imposta pela CMTS nos modems para analisar quais portas estão funcionando, quais portas estão silenciosas, quais portas de entrada são conectadas às ONUs, e quais portas de entrada são conectadas aos transmissores inversos de combinador óptico, em que as portas de combinador óptico podem ter um perfil de potência de saída diferente das ONUs no sentido de que a potência pode ser CW ou pode ser flutuante entre um estado de baixa e de alta potência ou pode portar informações embutidas na sinalização que indica a presença de um combinador óptico adicional entre a ONU e o combinador óptico.

[060] Para separadores ativos em cascata, os lasers de retorno em separadores ativos em cascata podem ser operados de modo similar no modo de disparo contínuo convencional em que o laser desliga entre disparos contínuos, em modo de CW, ou em um modo de disparo contínuo que comuta entre um estado de alta e de baixa potência. Deve ser entendido também que a operação de CW de lasers inversos e/ou ONUs, ou a operação em modo de disparo contínuo com um nível baixo e um alto facilita ainda mais a determinação dos níveis de entrada ópticos nas portas de entrada a montante dos separadores ativos. Deve ser entendido também que, embora os dispositivos e métodos revelados no presente pedido que previnem ou, de outro modo, reduzem o recorte por um laser que opera em modo de disparo contínuo foram descritos no contexto de uma ONU, os dispositivos e métodos usados para prevenir o recorte por um laser em uma ONU são aplicáveis igualmente para prevenir o recorte por um laser em um separador ativo conforme revelado anteriormente.

[061] A Figura 5 mostra um sistema que mitiga o recorte a laser que pode resultar de outro modo de comunicações em modo de disparo contínuo a partir de uma ONU. Especificamente, uma ONU 300 pode incluir um detector de rms de RF 310, um microcontrolador 320 e um algoritmo para ajustar um atenuador 330 na ONU como um resultado da potência detectada no detector de rms de RF 310. A trajetória inversa a partir da ONU 300 pode ser operada em modo de disparo contínuo; quando um sinal de RF for apresentado à entrada 340, então, o laser da ONU 350 é ligado pelo circuito inclinado 360. Isso pode ser conseguido ou por um detector de RF adicional (não mostrado na Figura) no circuito de entrada que liga diretamente o circuito inclinado (seta tracejada) ou pelo detector de RF 310 e o microcontrolador 320 que ligam a inclinação e que definem o nível de inclinação. Quando um disparo contínuo ocorrer, o detector de RF 310 mede um nível de potência e fornece esse ao microcontrolador 320. O microcontrolador também está ciente da corrente de operação do laser 350 conforme definido pelo circuito inclinado 360. Dessa forma, o microcontrolador 320 pode computar se o sinal de nível de RF é grande o bastante para induzir o recorte do laser inverso. Se nenhum recorte ocorrer, nenhuma ação adicional precisa ser tomada e a ONU 300 pode reter um valor de atenuação de RF nominal. Se, nesse momento, a ONU não estiver em um valor de atenuação de RF nominal, o procedimento é mais complicado, isso será discutido posteriormente no relatório descritivo.

[062] Se o recorte ocorrer, o microcontrolador 320 armazena o evento. Se uma quantidade especificada de eventos de recorte tiver sido contada dentro de um intervalo de tempo especificado, então, o microcontrolador 320 determina que a ONU 300 tem degradação de desempenho significativa devido ao recorte, e também desabilita significativamente outras ONUs no sistema. Nesse caso, o microcontrolador 320 computa o quanto a atenuação de RF precisa ser aumentada para eliminar o recorte com o uso de medições de potência de RF que foram registradas anteriormente. O microcontrolador 320, então, aumenta a atenuação de RF a um novo valor de modo que o laser 350 seja modulado de modo mais forte que o normal (com mais índice de modulação que o valor nominal), mas continua abaixo do recorte. O microcontrolador 320 também pode aumentar de modo opcional a configuração da inclinação de laser para fornecer mais tolerância para modulação de laser.

[063] Devido ao fato da atenuação do sinal a partir da ONU 300 ter sido aumentada, o nível de RF conforme visto pelo CMTS na extremidade das quedas de enlace. O CMTS, então, tentará instruir o modem a cabo a aumentar o nível de saída para restaurar o nível de entrada desejado para o CMTS. Isso pode resultar em um dos dois cenários. Primeiro, o modem a cabo pode não ter capacidade para aumentar ainda mais o nível de saída e o CMTS listará o modem a cabo como uma unidade com problema que não tem capacidade para obter o nível de entrada desejado para o CMTS. Isso não significa que o CMTS não possa mais receber sinais a partir do modem a cabo, já que o CMTS tem uma ampla faixa de entrada para aceitar sinais. A partir disso, a trajetória inversa geralmente continuará a funcionar enquanto a mesma teria sido severamente debilitada caso o problema de recorte não tivesse sido resolvido. Em segundo lugar, o modem a cabo pode ter mais tolerância, em cujo caso o CMTS instruirá o mesmo a aumentar seu nível de saída e restaurar o nível de entrada de CMTS ao valor desejado. Como uma consequência, o laser inverso será acionado no recorte novamente e o microcontrolador de ONU aumentará ainda mais a atenuação de RF. Esse ciclo continuará até que o modem a cabo tenha alcançado sua capacidade de saída máxima e, então, o sistema está de volta ao primeiro cenário.

[064] O sistema mostrado na Figura 5 fornece proteção contra o recorte por ONUs, e também faz com que o CMTS esteja ciente de modems ou ONUs com problema. Conforme foi observado anteriormente, a causa fundamental do problema foi que a perda da ONU para o CMTS foi grande demais, devido a, por exemplo, a uma má conexão de fibra na rede óptica da ONU para o receptor. Esse problema é sinalizado e, eventualmente, será resolvido. Quando o problema for resolvido, entretanto, o nível de entrada de CMTS aumenta além do nível de entrada de CMTS preferencial e, então, o CMTS direcionará o modem a cabo para reduzir o nível de saída. Se a ONU não estiver no valor de atenuação nominal e perceber que o índice de modulação real está em o abaixo do nível nominal, então, isso pode ser reconhecido como diferente do “novo valor” anterior para ONUs que foram sobre-expressadas, esse foi definido deliberadamente acima do índice de modulação nominal. Isso implica que o problema no sistema foi resolvido e o microcontrolador pode reduzir a atenuação até o valor nominal, gradativamente ou em uma etapa. Dessa forma, essa técnica se recupera automaticamente do estado em que a mesma protege a ONU de recorte com atenuação crescente à atenuação nominal uma vez que o sistema tenha sido consertado.

[065] Conforme indicado anteriormente, uma ONU toma tempo para ligar após um disparo contínuo ter sido detectado. Por exemplo, o relatório descritivo de RFoG indica que o tempo de ligamento de uma ONU deve estar entre 100ns e 1000ns (isto é 1µs). Um tempo de ligamento que é rápido demais cria, de modo indesejado, uma um ruído de baixa frequência muito alto, que diminui conforme a frequência aumenta. Infelizmente, devido ao fato desse ruído se estender a cerca de 50MHz ou além, a maior parte dos sinais instaláveis atualmente a montante são propagados dentro da faixa de frequência que é afetada pelo ruído devido a um tempo de ligamento abrupto. Exacerbando a degradação de sinal está o fato de que o ruído tem picos, em que o disparo contínuo de ruído instantâneo pode ser muito mais alto que o que é visto normalmente em um analisador de espectro com largura de banda de vídeo moderada.

[066] A Figura 6 geralmente ilustra uma arquitetura a montante de ONU 400 em que um detector de RF 410 detecta se um sinal de RF está presente em sua entrada 420. Se for detectado um sinal, o detector de RF 410 passa o sinal até um amplificador 450 e também sinaliza um módulo de controle de inclinação de laser 430 para ligar no momento t0 um laser 440, que tem um tempo de ligamento 460. O amplificador 450 amplifica o sinal de RF que é atravessado pelo circuito de detecção de RF 410. O sinal amplificado aciona o laser 440. A saída do laser é propagada a partir da ONU em uma fibra 470. Por simplicidade, a arquitetura de recebimento de ONU a jusante não é mostrada na Figura 6. O tempo de ligamento 460 do laser tem um efeito profundo no espectro produzido pelo evento de ligamento.

[067] As Figuras 7 e 8 mostram os espectros estimados para um tempo de elevação de 100 ns e 1 µß, respectivamente, para um sinal típico em 40 MHz. Por um tempo de elevação curto, o ruído devido ao ligamento da ONU é da mesma ordem de magnitude que o sinal pretendido. Com um ligamento de laser mais lento, esse efeito pode ser mitigado.

[068] Se houver apenas uma ONU ligada em qualquer dado ponto no tempo, o efeito de ruído de baixa frequência devido ao ligamento da ONU é negligenciável, devido ao fato da carga de DOCSIS ser inserida após o laser ter ligado completamente. Entretanto, quando houver múltiplas ONUs que podem ser ligadas a qualquer dado momento, então, o ruído é frequentemente não negligenciável. Se houvesse uma primeira ONU ligada e uma segunda ONU ligasse enquanto a primeira estivesse transmitindo dados, então, os picos em alto ruído, descritos acima, estão presentes ao longo de uma ampla faixa do espectro de frequência do sinal a montante enquanto a primeira ONU estivesse transmitindo dados. Dependendo dos níveis relativos de RF dos sinais e da magnitude dos picos de ruído, o sinal pode passar por erros do tipo pré- ou mesmo pós- correção de erro frontal (FEC), quando medido no CMTS, por exemplo. O potencial para deliberar o ruído se torna mais e mais pronunciado conforme os números de ONUs que podem ser ligados aumenta como é provável de acontecer conforme as arquiteturas migram para o padrão DOCSIS 3.1. Embora esse problema tenha sempre existido, o mesmo só se torna aparente, como uma base para erro residual, quando a OBI e seus erros induzidos forem eliminados.

[069] Uma debilidade adicional é causada pela aplicação do sinal de RF antes do laser estar ligado completamente e ter se estabilizado. Especificamente, pode ocorrer uma debilidade, por exemplo, se o tempo de ligamento do laser for menor que o Preâmbulo de DOCSIS que pode ser aplicado antes do laser ter alcançado o estado estável. Tipicamente, o Preâmbulo de DOCSIS é enviado como um sinal de QPSK e pode ser frequentemente de 6 a 10 dB mais alto que o sinal regular de RF seguinte, dependendo das condições de sinal. Em tal instância, o laser será sobre-expressado enquanto continuar em um estado de baixa potência e passar por eventos de recorte muito grandes que possam causar picos no ruído ao longo de todo o espectro de RF do sinal a montante, e, assim, ocultar outros sinais que possam existir ao mesmo tempo. Conforme indicado anteriormente, embora esse efeito tenha sempre ocorrido, o mesmo só se torna observável com a eliminação da OBI, se seus erros induzidos por OBI presente.

[070] A Figura 9 mostra uma inclinação, próxima da qual um laser é modulado com um sinal de onda de seno. Durante o tempo em que a inclinação de laser for insuficiente, o sinal de saída é recortado. Para um ligamento de laser mais lento, a duração do recorte é aumentada. Embora possa ser desejável reduzir picos de RF de baixa frequência que ocorrem ao longo do espectro de frequência a montante que tem um tempo de ligamento mais lento, o aumento no recorte descrito acima pode neutralizar o benefício do tempo de ligamento lento. São reveladas técnicas inovadoras que permitem um tempo de ligamento lento enquanto evitam artefatos de recorte.

[071] Em referência à Figura 10, uma arquitetura a montante de ONU inovadora 500 inclui um detector de RF 510 que detecta se um sinal de RF está presente em sua entrada 520. Se for detectado um sinal, o detector de RF 510 passa o sinal até um amplificador 550 e também sinaliza um módulo de controle de inclinação de laser 530 para ligar no momento t0 um laser 540, que tem um tempo de ligamento 560. O módulo de controle de inclinação de laser 530 modula, de preferência, a inclinação do laser 540 para alcançar um ligamento completo do laser 540 por um tempo de ligamento 560 que é, de preferência, tão lento quanto possível, por exemplo, o tempo de ligamento mais lento permitido pelo padrão de RFoG ou, em algumas modalidades, ainda mais. Em algumas modalidades, o tempo de ligamento do laser 540 pode ser de até 500ns, 1µß ou mais. Isso pode reduzir muito o ruído de baixa frequência. O tempo de ligamento para o laser pode ser linear, conforme mostrado na Figura 10, ou pode implantar uma transição ao longo de qualquer outra curva desejada, como uma curva polinomial, uma curva exponencial, uma curva logarítmica ou qualquer outra resposta desejada.

[072] O amplificador 550 amplifica o sinal de RF que é atravessado pelo circuito de detecção de RF 510. O sinal amplificado aciona o laser 540. De preferência, quando amplificar o sinal de RF a partir do detector de RF 510, o módulo de controle de inclinação de laser 530 inclui um circuito que modula o ganho de amplificador para ser proporcional à inclinação de laser. Isso define efetivamente o ganho do amplificador 550 como proporcional ao ligamento de laser 560, e, desse modo, reduz ou até mesmo previne o sobredisparo e o recorte pelo laser 540. A saída do laser é, então, propagada a partir da ONU em uma fibra 570.

[073] A Figura 11 mostra a saída do laser 540 quando houver o uso do sistema da Figura 10. Conforme visto nessa Figura, quando houver o uso de um fator de ganho de RF proporcional à inclinação de laser, o recorte não ocorre mais. Entretanto, a variação no nível de RF durante o ligamento de laser pode causar, potencialmente, um problema no receptor de disparo contínuo que pode esperar um nível de RF aproximadamente constante durante o ligamento de laser. Para mitigar isso, em algumas modalidades, a inclinação de amplificador pode ser modulada para atrasar o sinal de RF ao laser, em relação ao tempo de ligamento do laser 540, e também pode aplicar um tempo constante mais rápido que o ligamento da potência óptica. Essa modalidade é ilustrada na Figura 12.

[074] A Figura 13 mostra uma implantação de uma ONU que inclui um atraso no sinal de RF para o laser, em relação ao tempo de ligamento do laser, e também aplica um tempo constante mais rápido que o ligamento da potência óptica. Especificamente, uma arquitetura a montante de ONU inovadora 600 inclui um detector de RF 610 que detecta se um sinal de RF está presente em sua entrada 620. Se for detectado um sinal, o detector de RF 610 passa o sinal até um amplificador 650 e também sinaliza um módulo de controle de inclinação de laser/amplificador 630 para ligar no momento t0 um laser 640, que tem um tempo de ligamento 660. O módulo de controle de inclinação de laser/amplificador 630 modula, de preferência, a inclinação do laser 640 para alcançar um ligamento completo do laser 640 por um tempo de ligamento 660 que é, de preferência, tão lento quanto possível, por exemplo, o tempo de ligamento mais lento permitido pelo padrão de RFoG ou, em algumas modalidades, ainda mais. Em algumas modalidades, o tempo de ligamento do laser 640 pode ser de até 500ns, 1µß ou mais. Isso pode reduzir muito o ruído de baixa frequência. O tempo de ligamento para o laser pode ser linear, conforme mostrado na Figura 13, ou pode implantar uma transição ao longo de qualquer outra curva desejada, como uma curva polinomial, uma curva exponencial, uma curva logarítmica ou qualquer outra resposta desejada.

[075] O amplificador 650 amplifica o sinal de RF que é atravessado pelo circuito de detecção de RF 610. O sinal amplificado aciona o laser 640. De preferência, quando amplificar o sinal de RF a partir do detector de RF 610, o módulo de controle de inclinação de laser/amplificador 630 inclui um circuito que modula o ganho de amplificador para ser proporcional à inclinação de laser, mas com um atraso 680 em relação ao tempo ao qual o laser 640 começa ser ligado. De preferência, o tempo de elevação do ganho de amplificador é mais rápido que o tempo de elevação do ligamento de laser. Em algumas modalidades, o módulo de controle de inclinação de laser/amplificador 630 simplesmente liga o ganho de RF, isto é, o tempo de elevação tão curto quanto o amplificador permitir. A saída do laser é, então, propagada a partir da ONU em uma fibra 670.

[076] Essa ONU mostrada na Figura 13 define efetivamente o ganho do amplificador 650 como proporcional ao ligamento de laser 660, e, desse modo, reduz, ou até mesmo, previne o sobredisparo e recorte pelo laser 640, enquanto ao mesmo tempo mitiga problemas causados por um receptor que espera um nível de RF quase constante durante o tempo em que o laser é ligado. A capacidade para reduzir ao mesmo tempo o tempo de ligamento do laser e para fornecer o ganho de RF para o laser em proporção ao tempo de ligamento do laser, mas atrasado em relação ao tempo de ligamento do laser está um recurso de que tem grande potencial em todas as aplicações e, sem perda de generalidade, essas técnicas podem ser usadas para qualquer aplicação análoga como DOCISIS 3.0 ou 3.1.

[077] Uma das (ou ambas) as arquiteturas mostradas nas Figuras 10 e 13 podem ser usadas junto com a arquitetura mostrada na Figura 2 de modo a melhorar ainda mais a velocidade e estabilidade dos sistemas de HFC. Esses podem ser usados adicionalmente com a redução de recorte a longo prazo discutida na revelação anterior para reduzir os efeitos de recorte tanto a longo prazo quanto a curto prazo no sistema. DETECÇÃO DE DISPARO CONTÍNUO

[078] Conforme indicado anteriormente, as transmissões a montante operam tipicamente em modo de disparo contínuo (BM), em que as ONUs energizam um transmissor, por exemplo, um laser, apenas durante intervalos de tempo em que as informações tiverem que ser transmitidos ao longo da trajetória a montante. Um sistema em modo de disparo contínuo geralmente fornece um ambiente de ruído mais baixo e, assim, permite SNR melhor, e no caso do transmissor ser um dispositivo óptico, o uso do modo de disparo contínuo tende a reduzir a Interferência de Batida Óptica (OBI). Dessa forma, em algumas modalidades preferenciais do sistema de combinador óptico revelado anteriormente revelado nesse relatório descritivo, em que a OBI deve ser suprimida, tais combinadores ópticos são operados, de preferência, em modo de disparo contínuo.

[079] Também conforme indicado anteriormente, as arquiteturas de RFoG que usam o modo de disparo contínuo detectam o nível de RF na ONU, ligando o laser da ONU quando um sinal de RF for detectado e desligando o laser quando o sinal de RF não estiver presente. Esse procedimento é referido como “detecção de RF”. Em um combinador óptico, as entradas de luz ópticas que vêm das ONUs são todas detectadas e as saídas do detector são coletadas. Se a detecção de RF for usada com um combinador óptico, um comparador de RF seria aplicado à saída da saída de RF combinada. Se o nível de RF saída dos detectores de RF combinados fosse mais alto que o comparador aplicado, então, o laser óptico no combinador óptico seria desativado.

[080] Entretanto, tal detecção pode passar por dificuldades devido ao fato da entrada do nível de RF poder ser muito pequena. Por exemplo, uma pequena fatia de um sinal de D3.1 pode ser produzida por qualquer ONU única, a partir disso, o índice de modulação da ONU seria baixo, o que resulta em um baixo nível de RF no combinador óptico. Também, a potência de entrada óptica ao combinador óptico a partir de uma da ONU pode ser baixa; com uma faia de entrada óptica que atinge 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 pode continuar a ser tão baixo que o nível de RF que deve ser detectado seria mais baixo que o comparador, mesmo se o nível de RF fosse alto em relação ao Índice de Modulação Óptica do laser de ONU que gerou o sinal de RF. Em modalidades de ONU, o nível de RF pode ser ligado após a saída óptica ser ligada, ou enquanto a saída óptica estiver sendo ligada, de modo que a detecção de um nível de RF no combinador óptico revelado seja atrasada. Além disso, a detecção também pode ser lenta, devido ao fato de depender do circuito comparador.

[081] Uma alternativa para usar a detecção de disparo contínuo nas unidades de combinador óptico em cascata reveladas no presente pedido seria para manter a transmissão de luz a montante a todo o tempo, independentemente dos sinais serem fornecidos ao combinador óptico ou não, isto é, um “sempre no combinador óptico”. Embora isso possa garantir que o combinador óptico retransmita de modo transparente as informações a montante, isso resultaria em uma entrada de luz constante em todas as portas em um dispositivo de combinador óptico a montante ou um receptor com múltiplas portas. A entrada de luz total nas portas, dessa forma, pode levar a um somatório de ruído disparado de todas as portas, o que degrada o desempenho de SNR do sistema total. Por esse motivo, em modalidades preferenciais, a unidade de combinador óptico transmite luz a montante apenas quando um sinal de RF tiver sido recebido e tiver que ser enviado.

[082] É revelado no presente documento um método inovador de detecção de disparo contínuo que é rápido, simples, estável e robusto, que, assim, permite múltiplas novas arquiteturas. Especificamente, conforme amplamente declarado, o sistema combinador óptico revelado pode monitorar a corrente óptica de cada fotodiodo também como a corrente de soma de todos os fotodiodos. Se qualquer um dos fotodiodos registra uma corrente de foto, ou alternativamente uma corrente acima de um certo valor mínimo, o laser de retransmissão é automaticamente ligado. A geração de corrente de fotodiodo é instantânea e, de modo benéfico é um valor de CC que é mais fácil de comparar. Conforme as velocidades das redes de interconexão aumentam ao longo do tempo, tais circuitos de detecção óptica se tornarão mais úteis.

[083] Tal detector de Modo de Disparo Contínuo Óptico (OBM) promove confiabilidade e pode ter as seguintes vantagens: (1) no caso de múltiplos combinadores ópticos conectados em série de modo linear conforme revelado no presente pedido, a redução substancial no ruído disparado de adição é alcançada em relação a uma solução “sempre ligada”; (2) no caso da transmissão DOCSIS 3.1, as transmissões de sinal individual com níveis de RF muito baixos por ONU podem ser detectadas e retransmitidas; e (3) no caso da variação de níveis de entrada ópticos devido a diferentes comprimentos ópticos entre as ONUs e o combinador óptico ativo revelado, ou comprimentos ópticos variáveis entre múltiplos conectados em série de modo linear dos tais combinadores ópticos ativos, a operação confiável em modo de disparo contínuo pode continuar a ser alcançada.

[084] Além disso, a detecção de disparo contínuo inovadora revelada também permite a detecção de luz na entrada imediatamente no início de um disparo contínuo na entrada de combinador óptico. De modo recíproco, quando não há luz na entrada, ou, alternativamente, nenhuma luz por um certo período de tempo, os amplificadores de RF auxiliares no combinador óptico ativo revelado pode ser desligado, reduzindo, assim, a dissipação de potência do combinador óptico ativo revelado. Quando aparecer luz na entrada do combinador óptico ativo revelado, os amplificadores podem ser ligados novamente dentro do tempo permitido; por exemplo, em um sistema de RFoG até um microssegundo é permitido estabelecer um enlace óptico a partir do momento que a entrada de RF é detectada e o sistema começou a ser ligado. Devido ao fato de amplificadores de RF tomam um tempo finito para ligar e estabelecer amplificação; a detecção antecipada de um disparo contínuo é importante para fornecer tempo suficiente para estabelecer operação normal. Tal término de ciclo de potência pode reduzir a dissipação de potência em tanto quanto dez vezes, o que, dessa forma, melhora drasticamente as métricas de infraestrutura críticas. Dessa forma, por exemplo, no caso de uma saída de potência, o combinador óptico pode conservar a potência necessária não apenas com o uso de operação de disparo óptico contínuo, mas também conjunto de circuitos para operação de disparo contínuo de RF, e estender a vida útil de uma bateria, caso disponível.

[085] A implantação de um circuito de detecção de potência óptica com capacidade para cobrir uma ampla faixa de potência de entrada óptica, em uma arquitetura que tem múltiplos detectores não é trivial. Dada a grande quantidade de detectores presentes, combinado com uma ampla faixa de potência de entrada óptica, a quantidade e a faixa de fotocorrente que precisam ser detectadas de modo confiável são consideráveis. Simplesmente medir a queda de tensão ao longo de um resistor na rede de inclinação do detector é difícil; em baixa potência de entrada em um único detector, uma pequena queda de tensão pode ser detectada de modo confiável apenas se o valor de um resistor, ao longo do qual está uma queda de tensão igual à inclinação de fotodetector, for relativamente alto. Entretanto, o aumento no valor de tal resistor não é desejável devido ao fato disso levar a uma queda aumentada de tensão quando altas correntes detectoras estiverem presentes em múltiplos detectores; a inclinação do detector se tornaria uma forte função da luz óptica presente nos detectores. Em algumas modalidades, a inclinação do detector é mantida constante devido ao fato da responsividade do detector depender da inclinação do detector; o assim, uma variação da inclinação 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, como 75 Ohms, pode ser problemática quando uma grande quantidade de detectores estiver ativa, e, por exemplo, 100 mA de corrente detectora flui no múltiplo sistema detector, que levam a uma queda excessiva na inclinação do detector.

[086] É revelado um método para detectar luz óptica por uma ampla faixa de potência de entrada enquanto retém uma inclinação constante nos detectores presentes no receptor de linha de transmissão. A fim de conseguir isso, uma combinação de um amplificador de RF com um amplificador de transimpedância são usados com as múltiplas estruturas detectoras. Em algumas modalidades, o amplificador de transimpedância é conectado a uma estrutura de alta passagem na frente do amplificador de RF de modo que, para baixas frequências, o amplificador de transimpedância tem uma conexão de impedância muito baixa (menor que a impedância de linha de transmissão) à inclinação do detector.

[087] Em referência à Figura 14, que mostra um exemplo de uma estrutura de recebimento de linha de transmissão 700, um fotodetector pode ser modelado de modo preciso até frequências razoavelmente altas (até 1 GHz) por uma capacitância em paralelo com uma fonte de corrente para níveis razoáveis de potência de entrada (>1 uW). Dessa forma, nessa Figura, cada um dos elementos de circuito 710 seria um modelo de um fotodetector. Os modelos receptores convencionais usam um amplificador de transimpedância ou correspondem ao detector a como uma impedância tão alta quanto possível, como 300 Ohms, de modo a converter o sinal da fonte de corrente em um sinal de RF com o melhor de desempenho de ruído possível. Essas abordagens são limitadas pela capacitância detectora de modo que um aumento em uma quantidade de detectores simplesmente combinando-se detectores ou área de detector leva a uma perda de desempenho de detector devido a um aumento em capacitância detectora combinada e, portanto, não é razoável esperar-se que uma grande quantidade de detectores (por exemplo 32) funcione bem com um único amplificador de RF. Isso implica que múltiplos amplificadores são necessários para receber uma grande quantidade de fibras.

[088] Como uma alternativa, múltiplos detectores podem ser fornecidos a um combinador de RF antes de serem amplificados. Um combinador de RF necessita que cada detector seja terminado individualmente com uma impedância de RF que é tipicamente menor que 100 Ohms, que consumirá metade da corrente detectora e, devido a sinais combinados provenientes de múltiplos detectores, o combinador de RF introduzirá uma perda adicional de pelo menos 10*log(N) dB, em que N é a quantidade de detectores combinados. Essa perda se torna excessiva para 8 detectores ou mais. Adicionalmente, outras perdas são causadas por implantações práticas de combinadores de RF que necessitam de transformadores custosos em sua realização. Os transformadores também causam limitações da largura de banda e outras perdas anteriormente mencionadas, e são difíceis de implantar para altas impedâncias (como mais de 100 Ohms).

[089] No receptor de linha de transmissão revelado, é feito uso do insight de que um fotodetector inclinado inverso se comporta como uma fonte de corrente em paralelo a um capacitor com uma baixa perda em frequências de RF. Esse receptor de linha de transmissão não induzirá a perda de 10*log(N) do combinador de RF, não necessita de transformadores, oferecem uma alta largura de banda e tem capacidade para fornecer um sinal de saída que representa uma soma atrasada de uma grande quantidade de detectores. Uma linha de transmissão com impedância Z pode ser modelada por uma rede em ladeira de indutores e capacitores com L/C=Z2, que funciona bem para frequências abaixo da frequência de ressonância de L e C. Os valores de capacitância detectora práticos estão na ordem de 0.6 pF, de modo que uma linha de transmissão de 75 Ohms precisaria de 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 uma quantidade arbitrária de detectores compensados por 3.4 nH indutores simularia uma linha de transmissão de 75 Ohms. A qualidade da capacitância parasítica dos detectores inclinados inversos se dá de modo que os mesmos possam ser considerados capacitores de baixa perda em frequências de RF. Os 3.4 nH também podem ser distribuídos próximo dos detectores como 2x1.7 nH, o que leva a um modelo conforme mostrado na Figura 14.

[090] Conforme indicado acima, cada combinação de corrente de fonte/capacitor 710 representa um detector. A Figura 14 mostra uma quantidade dessas seções em série separadas pela respectiva linha de transmissão 720 (100 psec ou na ordem de 1 cm na placa) que tem 75 Ohms de impedância. Os detectores são correspondidos com 1.7 nH indutores 730. Um resistor de 75 Ohms 740 termina a entrada da linha de transmissão. A saída 750 da linha de transmissão alimenta um amplificador de RF de 75 Ohms de ruído baixo (não mostrado). Deve ser entendido que, embora a Figura 14 mostre seis detectores, não há limite em uma quantidade de detectores que podem ser combinados concatenando-se essas seções, e até a frequência de ressonância de LC existe impacto negligenciável na largura de banda obtenível para uma grande quantidade de detectores. Na prática, os 1.7 nH indutores podem ser implantados no leiaute de PCB como seções de linha mais estreitas, e uma linha de transmissão balanceada com 100 Ohms ou 150 Ohm de impedância diferencial pode ser usada para melhorar ligeiramente a Figura de ruído.

[091] Conforme mostrado na Figura 14, cada combinação de corrente de fonte/capacitor 710 representa um fotodetector, em que a fonte de corrente é a corrente detectada no detector; e o capacitor representa a capacitância parasítica do detector. Múltiplos detectores são conectados a seções da linha de transmissão (como T2) e indutores correspondentes (como L1 e L2). Os indutores correspondentes são escolhidos de modo que a capacitância parasítica dos fotodetectores é correspondida à impedância de linha de transmissão (tipicamente 75 Ohms). Dessa forma, múltiplos detectores podem ser conectados e concatenados a uma linha de transmissão, de modo que as correntes detectoras são fornecidas para a linha de transmissão e essas correntes detectoras são igualmente divididas para propagar quanto à saída 750 e ao resistor de terminação 740 na outra extremidade da estrutura de linha de transmissão. Cada corrente detectora geralmente atravessa as seções de linha de transmissão, indutores correspondentes, e terminais detectores antes de alcançar uma extremidade da linha de transmissão. Dessa forma, os sinais de detectores adjacentes afetam as tensões de sinal presentes em cada terminal detector e podem afetar, portanto, a própria corrente detectora, o que causa uma modulação cruzada de sinais detectores. Entretanto, devido ao fato de um detector em inclinação inversa poder ser modelado como uma boa fonte de corrente, tal modulação cruzada não ocorre. Cada metade da corrente detectora é apresentada, dessa forma, na saída da linha de transmissão como um sinal com um atraso proporcional à distância do detector até a saída da linha de transmissão. A distância determina o atraso de um sinal elétrico no terminal do detector até a saída da linha de transmissão e inclui atraso devido a indutores correspondentes e capacitância de fotodetector. O sinal na saída da linha de transmissão é, portanto, proporcional a uma soma das metades da corrente detectora atrasada, independentemente da quantidade de detectores na estrutura de linha de transmissão. O sinal na saída da linha de transmissão pode ser dito, assim, como representante de uma soma das correntes detectoras atrasadas.

[092] A largura de banda da estrutura de linha de transmissão é limitada apenas pela correspondência indutora da capacitância de fotodiodo e pode ser muito grande, excedendo 1 GHz. A saída 750 é conectada a um amplificador de RF correspondido à impedância de linha de transmissão, que amplifica os sinais emitidos a partir da estrutura de linha de transmissão. Deve ser observado que o uso de um amplificador de transimpedância que não é correspondida à estrutura de linha de transmissão causaria uma reflexão muito grande dos sinais de saída de volta para a estrutura de linha de transmissão; um amplificador de transimpedância não é um meio preferencial para amplificar a saída de um receptor de linha de transmissão.

[093] Tipicamente, os fotodetectores precisam ser inclinados, por exemplo, com 5 V. A fim de desacoplar a tensão de inclinação do amplificador, um capacitor de desacoplamento pode ser usado tipicamente. A inclinação pode ser fornecida, então, por meio de um indutor em uma disposição de baliza inclinada conforme mostrado na Figura 15, por exemplo. O sinal proveniente da linha de transmissão 760 é fornecido a um amplificador (não mostrado) por meio de um capacitor (770) que passa sinais de alta frequência, e inclinação a partir de uma fonte de tensão 775 é fornecida à linha de transmissão por meio de um indutor 780 que passa sinais de baixa frequência. O resistor de terminação 740 na outra extremidade da linha de transmissão é, assim, desacoplada de modo capacitante para permitir uma inclinação de CC. A corrente através da fonte de tensão 775 pode ser medida para determinar fotocorrente; a fonte de tensão 775 pode ser interpretada como um amplificador de transimpedância que fornece uma tensão constante e uma saída proporcional à corrente fornecida. Entretanto, em implantações, o indutor 780 precisa ser escolhido com um valor grande o bastante para que o mesmo não afete a resposta de baixa frequência do amplificador. Como uma consequência, pode haver um atraso na resposta da corrente no indutor 780 a uma mudança na fotocorrente detectora, e isso tende a causar um atraso na detecção de fotocorrente.

[094] A Figura 16 mostra uma implantação 800 que usa ambas as extremidades na estrutura de recebimento de linha de transmissão para aliviar tal atraso. O resistor R1 na Figura 16 é o resistor de terminação 740 mostrado na Figura 14, e o indutor L1 é o indutor 780 na Figura 15. A fonte de tensão 810 fornece inclinação tanto para o resistor de terminação 740 quanto para o indutor 780. A corrente no resistor 740 responde instantaneamente a uma fotocorrente de modo que uma detecção rápida de fotocorrente é habilidade. O indutor 780 pode sustentar grandes fotocorrentes sem uma queda significativa de tensão de modo que grandes fotocorrentes possam ser sustentadas sem uma queda significativa na inclinação aos fotodetectores. Uma capacitância 815 pode ser colocada adjacente à fonte de tensão 810; para uma fonte de tensão ideal, a mesma pode não portar qualquer corrente devido ao fato da tensão ser constante. Entretanto, em frequências de RF, pode ser difícil realizar uma fonte de tensão perfeita, a partir disso, o capacitor 815 fornece uma baixa impedância para o solo de modo que correntes de RF no resistor de terminação 740 não causam modulação da tensão na fonte de tensão 810.

[095] A fim de realizar um circuito de detecção eficiente para a corrente na fonte de tensão 810, a fonte de tensão 810 é implantada, de preferência, como um amplificador de transimpedância. Um amplificador de transimpedância é um circuito eletrônico básico que mantém um nó entre duas trajetórias de corrente em uma tensão constante e tem uma saída que muda sua tensão de saída em proporção à corrente fornecida naquele nó. Dessa forma, externamente, o amplificador de transimpedância parece com uma fonte de tensão para aquele nó, mas existe uma saída adicional que representa a corrente fornecida. Essa saída pode, então, ser usada para acionar um circuito de decisão para decidir se uma fotocorrente flui ou não. Devido ao fato de que o amplificador de transimpedância é realizado com um circuito de transistor prático, o mesmo não tem largura de banda infinita, o que significa que o mesmo não tem capacidade para manter a tensão de nó constante para frequências muito altas e, por esse motivo, o capacitor 815 pode ser adicionado em algumas modalidades.

[096] Deve ser entendido que, em algumas modalidades, a rede de inclinação de LC antes do amplificador (capacitor 770 e indutor 780) pode ser substituída por circuitos mais complexos, ou mesmo com filtros diplex - contanto que a rede forneça uma trajetória de alta frequência com baixa perda desde o detector da linha de transmissão até o amplificador, e uma trajetória com baixa perda (baixa impedância) em baixa frequência desde a fonte de tensão (amplificador de transimpedância) até a inclinação do detector da linha de transmissão. Também deve ser observado que o amplificador de transimpedância pode ser implantado de modo que a tensão de saída muda primeiro de modo linear como uma função de fotocorrente, mas, então, satura em uma fotocorrente que é suficientemente alta.

[097] Em outras implantações, um circuito de detecção de fotocorrente pode ser aplicado a cada fotodetector individual; opcionalmente, um eletrodo de um fotodetector (por exemplo, cátodo) pode ser conectado a um circuito de RF e o outro eletrodo (por exemplo, ânodo) pode ser conectado a um circuito de detecção de potência óptica. Isso aumenta a complexidade, já que um circuito de detecção é necessário por detector. Também, algumas modalidades podem usar opcionalmente um amplificador de transimpedância por detector.

[098] Com um circuito de detecção em modo de disparo óptico contínuo, por exemplo, do tipo descrito acima, a inclinação de um laser ou a inclinação ou ganho de um amplificador pode ser controlado. A Figura 17 mostra um receptor com múltiplos detectores 820 que produz uma saída 825 que sinaliza que a potência foi detectada a partir de qualquer uma das múltiplas entradas 830. Essa detecção pode ter base em um método de detecção conforme descrito na seção anterior ou em circuitos com múltiplos detectores que monitoram detectores individuais 835. Quando a entrada óptica tiver sido detectada no momento t0, então, a inclinação de laser é ligada com um tempo de elevação controlado t_on_1 e o combinador ativo pode retransmitir sinais presentes nas entradas.

[099] A detecção em modo de disparo óptico contínuo pode ser usada adicionalmente para controlar a inclinação de amplificador conforme mostrado na Figura 18; quando a potência óptica for detectada em t0 os amplificadores são imediatamente ligados. O laser é ligado de modo mais lento de modo que os amplificadores são estabelecidos pelo tempo que a potência óptica está ligada. Opcionalmente, esse esquema pode ser expandido por um terceiro sinal de controle 850 que controla o ganho de amplificador, CONFORME MOSTRADO NA FIGURA 19.

ÍNDICE DE MODULAÇÃO ÓPTICA E AUTOCALIBRAGEM

[100] Para implantações que permitem a operação de todas as entradas a montante do separador ativo ao mesmo tempo, a quantidade total de fotocorrente nos detectores após as entradas a montante pode ser alta. A impedância do circuito inclinado e, conforme discutido, dos meios de filtragem anteriormente mencionados da trajetória de saída do detector deve ser baixa.

[101] Em um sistema de RFoG existente, o CMTS controla o nível de saída das comunicações dos modems a cabo com ONUs que transmitem sinais de RF para uma central de serviços de modo que um nível de entrada desejado ao CMTS seja obtido. Isso implica que o nível de saída a partir de um receptor que precede o CMTS é ajustado a um nível conhecido. Se esse receptor for de um tipo que tem uma quantidade conhecida de ganho de modo que um nível de saída corresponde a um índice conhecido de modulação óptica, então, isso implica que o índice de modulação óptica de canais fornecidos ao CMTS é conhecido dado o sinal de nível de RF ao qual o CMTS ajusta o canal. Isso necessita de um receptor calibrado que ajusta seu ganho como uma função do nível de entrada óptico (2 dB de aumento de ganho para cada dB de redução no nível de entrada óptico) de modo que essa relação fixa entre nível de saída de RF e nível de entrada óptico é mantida. O índice de modulação no receptor é o índice de modulação do laser a montante no separador ativo conectado a esse receptor; assim, o CMTS controla de modo implícito o índice de modulação dessa saída de separador ativo.

[102] O ganho do separador ativo deve ser, de preferência, definido de modo que um índice de modulação de saída proveniente daquele separador ativo tem uma relação conhecida a uma entrada índice de modulação em um ou mais dos fotodetectores que recebem sinais a montante provenientes dos separadores ativos ou ONUs ainda mais a jusante. Isso necessita de conhecimento das fotocorrentes nesses fotodetectores e, de preferência, o separador ativo pode monitorar a corrente de foto de cada enlace a montante com o uso de um detector por enlace a montante como em um detector da linha de transmissão, por exemplo. Visto que alguns sistemas podem operar em modo de disparo contínuo, essas fotocorrentes não estão sempre disponíveis. Entretanto, em um sistema DOCSIS todas as ONUs são sondadas repetidamente para obter um sinal de reconhecimento com um intervalo de até cinco minutos. Isso implica que separadores ativos a montante retransmitem as informações, e todos os separadores ativos em tal sistema têm, cada uma das entradas a montante são ativadas pelo menos uma vez a cada cinco minutos. O separador ativo pode registrar, dessa forma, os níveis de disparo contínuo e montam um mapa de níveis de entrada ópticos para portas de entrada. Com o uso dessas informações, o separador ativo pode definir um nível de ganho interno de modo que o índice de modulação a montante seja maximizado, mas não será recortado contanto que os sinais de entrada ao separador ativo não sejam recortados. Embora o comprimento de fibra desde a central de serviços até o primeiro separador ativo seja geralmente longo, esses comprimentos de fibra entre separadores ativos e esses comprimentos de fibra desde separadores ativos até ONUs são geralmente curtos, e têm perda pequena o bastante para que os valores de potência de entrada óptica às diferentes portas de entrada a montante estejam próximas, e a configuração de ideal seja similar para todas as portas. Como uma consequência, a configuração de ganho ideal no separador ativo é quase a mesma para todas as portas de entrada e o compromisso em SNR de assumir o pior caso de índice de modulação de laser inverso a partir de um sinal em qualquer uma das portas de entrada é pequeno.

[103] Conforme notado anteriormente, uma modalidade pode usar a configuração de alta e baixa potência óptica de saída para o laser inverso, em vez de comutar o laser entre uma alta potência de saída para transmissão de disparo contínuo e um estado desligado entre os mesmos. Não apenas essa modalidade fornece informações contínuas a separadores ativos sobre a perda de enlace à ONU, a mesma também melhora a operação a laser. Quando um laser for ligado, o transiente leva a uma breve transição em que a distorção de laser é alta e os sinais de entrada de RF podem ser recortados. Se um laser for mantido em um baixo nível de potência em vez de estar no estado desligado antes de ser ligado a um nível de potência mais alto, então, esse transiente é quase ausente a as distorções e o recorte são reduzidos. No caso, o laser é mantido a uma alta potência de saída continuamente, esses transientes e distorções estão ausentes. A arquitetura de separador ativo permite operar as ONUs em qualquer um desses três modos e um ideal pode ser selecionado para a operação do sistema.

[104] Embora os níveis de potência de entrada a montante aos detectores em um separador ativo sejam tipicamente similares, em alguns exemplos, os mesmos podem diferir devido a diferenças na perda de conector ou perda de fibra. De preferência, todas as entradas ópticas teriam o mesmo nível ou têm o mesmo nível de RF após o detector para uma carga de canal equivalente. Visto que o separador ativo pode monitorar o nível de potência em cada detector e mapear esses níveis de entrada ópticos, o mesmo pode computar ajustes ao nível de potência da entrada óptica ou no índice de modulação dessas entradas que seriam necessárias para equalizar os níveis de RF após os detectores de cada entrada. O separador ativo pode comunicar essas configurações preferenciais para o nível de potência de saída ou ganho para os transmissores a jusante inversos que são conectados às entradas. Os sinais de comunicação podem ser modulados em um laser injetado nos sinais a jusante ou em correntes de laser de bomba em EDFAs que amplificam sinais a jusante. A modulação pode ser selecionada para ser pequena o bastante, e em tal faixa de frequência, que os sinais de comunicação não interferem com o conteúdo a jusante.

[105] De preferência, não apenas separadores ativos recebem e interpretam esses sinais de comunicação, mas também unidades de ONU a jusante recebem e interpretam os sinais. Isso permitiria, essencialmente, o alinhamento perfeito do nível de transmissão óptica e ganho de RF de todas as unidades em um sistema de separador ativo. Dada a presença de um laser a montante, e a capacidade de todos os componentes em um sistema de separador ativo de receber um sinal a montante, todos os componentes em um sistema de separador ativo têm capacidade para comunicação a montante com a adição de uma modulação de tom simples ou outro esquema. Dessa forma, é permitida a comunicação bidirecional, e os separadores ativos e a central de serviços podem se comunicar um com o outro, a autoexploração do sistema, e ganho de configuração e níveis ópticos ideais.

[106] Um objetivo da arquitetura de separador ativo é fornecer níveis precisos de RF ao CMTS que representa um índice de modulação óptica. Fazer isso não é trivial, e necessita de um procedimento de autocalibragem específico (descrito posteriormente) que se espera resultar no índice preciso de correlação de modulação aos níveis de RF de saída do receptor de central de serviços do separador ativo. O receptor é tanto um plug-in de CMTS ou ser conectado diretamente ao CMTS sem contribuições de perda de RF desconhecidas entre os mesmos (no caso de uma tampa ser necessária para outros serviços em relação ao CMTS, a tampa pode ser integrada no receptor para evitar perdas de RF externas). Como uma consequência, o índice de modulação das unidades retransmissoras do separador ativo é definido de modo preciso.

[107] No caso da comunicação bidirecional não estar disponível, então, o nível de potência de saída do ONU não pode ser ajustado pelo separador ativo e o índice de modulação da ONU continuará a ter um pouco de incerteza visto que a perda óptica entre a ONU e o separador/receptor ativo pode variar; uma variação de perda de +/- 1dB da ONU para o separador ativo resultaria em uma tolerância de +/2 dB no nível de RF, assim, uma janela dinâmica terá que acomodar pelo menos essa variação e a tolerância para outras tolerâncias e precisão de configuração de CMTS. Esse deve ser prontamente disponível para larguras de banda de até 200 MHz de modo que mesmo sem o separador ativo controlar a potência de saída da ONU, um desempenho de sistema aceitável pode ser obtido. Com o controle bidirecional anteriormente mencionado, a tolerância de sistema adicional pode ser alcançada.

[108] Quando a largura de banda de retorno de 1200 MHz for usada, de modo que as ONUs recebam 200 MHz de larguras de espectro, as ONUs podem ser operadas todas a poucos dB abaixo de seu ponto de recorte, isto é, só o suficiente para cobrir a incerteza na perda da ONU para o separador ativo para evitar o recorte das ONUs. Isso otimiza o desempenho do enlace crítico da ONU para o separador ativo, para que ONUs de 0 dBm sejam o bastante. Nesse tipo de operação, uma escolha arbitrária pode ser feita para uma quantidade de ONUs que opera com tal faixa de 200 MHz, por exemplo, até seis ONUs. Isso, por sua vez, causaria recorte no transmissor de separador ativo; assim, para a operação de 1200 MHz, o ganho dos receptores de separador ativo após as ONUs podem ser reduzidas em 8 dB de modo que, quando seis ONUs transmitirem 200 MHz de largura de banda de sinal, o transmissor de separador ativo inverso é operado logo abaixo do recorte. Esse método de operação maximiza SNR e elimina a incerteza - o impacto da variância no enlace entre a ONU e o separador ativo é minimizado, e os enlaces de separador ativo são operados com um índice de modulação preciso como com sistemas de retorno de RF de largura de banda mais baixa. A janela dinâmica necessária é reduzida a tolerâncias na configuração de nível de CMTS e calibragem do nível de saída do separador ativo, que permite a operação em um índice de modulação ideal.

[109] A análise do SNR obtenível com o uso do sistema descrito há pouco, para a operação de 1200 MHz com uma carga máxima de 200 MHz por ONU, resulta em uma melhoria de 5 dB no SNR obtenível a 1200 MHz. Isso resulta em cerca de 20% mais de capacidade de taxa de transferência no sistema. Com 1200 MHz de largura de banda, a taxa de dados a montante total pode ser tão alta quanto 10 Gbs.

[110] No caso do sistema ser configurado inicialmente para que as unidades de separador ativo esperem 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 de desempenho de NPR de pico. Portanto, o modo de operação de preferência pode ser comutado entre operação normal, em que uma única ONU pode ocupar todo o espectro, e operação de alta largura de banda em que uma única ONU pode ser atribuída a uma quantidade limitada de espectro a qualquer momento e os transmissores de separador ativo inverso sustentam todo o espectro de uma vez.

[111] A arquitetura proposta tem múltiplos enlaces de retransmissão que são operados, de preferência, no melhor índice de modulação possível presumindo-se o alinhamento perfeito das curvas de NPR (Razão de Potência de Ruído) desses enlaces. Conforme notado anteriormente, o alinhamento de retransmissão nos enlaces de retorno do separador ativo é crítico para obter o melhor desempenho possível (cada dB de mal alinhamento resulta diretamente em uma redução de SNR disponível) a partir disso, uma calibragem técnica é necessária para definir e manter o alinhamento correto dos fatores de ganho de transmissor.

[112] A fim de fornecer tal calibragem, o ganho de transmissor de retorno do separador ativo será definido de modo preciso, de modo que para uma dada corrente detectora dos diodos receptores de separador ativo, o índice de modulação do transmissor é igual à entrada do índice de modulação ao detector. Isso só necessita de conhecimento da corrente detectora; a potência de entrada óptica real ao detector e a responsividade do detector são irrelevantes. A fim de conseguir isso, são implantados meios em cada detector para medir a corrente detectora de modo que um ganho apropriado pode ser definido para o transmissor de retorno.

[113] O ganho pode ser definido individualmente para cada detector, mas visto que múltiplos detectores podem ser sinais de recebimento ao mesmo tempo, isso necessitaria de um atenuador controlável para cada detector (32 detectores estão em uma unidade típica de separador ativo). De preferência, um único atenuador é usado para todos os detectores. Isso é alcançado com o uso de transmissores de saída variáveis nas unidades de separador ativo, que se comunicam com um separador ativo a montante ou transmissores de saída variáveis em ONUs que se comunicam com um separador ativo a montante. É estruturado abaixo um método para definir o nível de saída de cada um dos transmissores inversos de modo que cada transmissor fornece a mesma fotocorrente no detector ao qual a mesma é acoplada. Durante a operação normal, o receptor de separador ativo monitora as correntes detectoras durante disparos contínuos para permitir a emissão de um aviso no caso de um enlace óptico se degradar ou ser perdido.

[114] Para um enlace inverso de 1310 nm desde o separador ativo até um separador ativo a montante, a potência de laser inverso precisa ser controlada tipicamente ou de 3 a 10 dBm ou de 6 a 10 dBm, dependendo do modelo do receptor de separador ativo. Para um enlace inverso de 1610 nm, essas Figuras são tipicamente de 3 a 7 dBm ou de 6 a 7 dBm, respectivamente. Esses controles garantem que a potência recebida no final de um 25 km de enlace, com alguma perda de WDM, é pelo menos 0 dBm. Deve ser entendido que os números dados são exemplos. O separador ativo pode transmitir informações na direção frontal através de modulação de bomba do EDFA ou injeção de um sinal na trajetória frontal. A última é mais custosa; a anterior resulta em uma taxa de dados mais baixa, já que apenas uma flutuação de bomba mínima pode ser permitida sem afetar a trajetória frontal. Uma baixa taxa de dados é suficiente, e pode ser lida por um receptor simples - por exemplo, um receptor de controlador remoto que opera na faixa de kHz acoplada a um processador de baixo custo. Deve ser entendido que a função de transmissão a jusante só é necessária nas unidades do separador ativo a montante a não ser que as ONUs estejam sendo controladas também. Nas Figuras mostradas, que seriam uma das 33 unidades de separador ativo no sistema.

[115] Em uma execução de autocalibragem, a unidade de separador ativo a montante transmite um comando a jusante para unidades de separador ativo para iniciar a autocalibragem. Subsequentemente, as unidades a jusante ligam e desligam seus transmissores de modo aleatório em potência completa com um ciclo de baixo trabalho, de modo que em quase todos os casos em que a maior parte das unidades a jusante está ligada. O separador ativo a montante relata informações a jusante quanto a qual porta está ligada, e qual corrente detectora foi obtida a partir daquela unidade. As unidades a jusante registram aquelas informações na memória não volátil; visto que podem correlacionar as mensagens a suas próprias atividades, isso fornece informações à unidade a jusante quanto a qual porta está ligada e qual potência forneceu àquela porta. Após todas as portas terem estado em pelo menos uma vez, ou um tempo de saída tiver ocorrido (por exemplo, se uma ou mais portas não estiverem conectadas), a unidade de separador ativo a montante determina qual separador ativo a jusante produz a menor corrente detectora. Em seguida, o separador ativo a montante computa como as potências a montante de cada uma das unidades a jusante devem ser definidas, de modo que todas as correntes detectoras sejam as mesmas e sejam abrangidas por uma faixa específica. Essa faia pode corresponder, por exemplo, à potência de entrada de 0 a 3 dBm (ou 6 dBm) nos detectores. Deve ser entendido que isso pode ser conseguido pela configuração de uma corrente fotodetectora, e não necessita da medição de uma potência de entrada óptica exata.

[116] Em geral, a unidade de separador ativo a montante definirá essa potência ao melhor (ou máximo) valor que pode ser obtido para otimizar o dos enlaces. As unidades de separador ativo, então, terão, todas, uma potência de saída conhecida, e seu ganho interno será definido consequentemente para ter um índice de modulação calibrado para uma dada potência de entrada e índice de modulação. Todos os enlaces em um separador ativo a montante podem se comportar de modo idêntico. A unidade de separador ativo a montante pode tirar, então, as unidades a jusante do modo de calibragem.

[117] No caso de uma porta adicional ser acesa em uma porta receptora de separador ativo a montante, então, o algoritmo de autocalibragem pode prosseguir sem interrupção de serviço de unidades de separador ativo já conectadas. Isso é alcançado ativando-se autocalibragem no receptor do separador ativo a jusante que foi ativado há pouco solicitando-se o modo de calibragem apenas para unidades com número de porta desconhecido (ou seja, apenas a nova unidade). Sua saída será ligada e a unidade de separador ativo a montante, então, atribuirá um número de porta à nova, e até então inutilizada, porta e define uma potência à nova unidade, e tira a mesma do modo de calibragem.

[118] Durante a operação normal, a unidade de separador ativo a montante continua a monitorar as correntes receptoras para os enlaces de entrada a montante. Se houver um desvio significativo, isso pode continuar a emitir um comando a jusante em modo de não calibragem para reajustar a potência, e também pode sinalizar problemas de planta a montante.

[119] As unidades de separador ativo operadas na maneira revelada também pode montar um mapa de unidades conectadas de separador ativo. Também, pode ser criado um mapa de uma potência montante a partir das ONUs conectadas e estatísticas sobre a operação de ONU individual e a perda de enlace podem ser coletados, por exemplo, para localizar ONUs em conversa ou conexões fracas de ONU.

[120] O transmissor de central de serviços também pode enviar um comando para unidades de separador ativo a jusante para iniciar a calibragem ou a mudança de um modo de operação (por exemplo, de 200 MHz a 1200 MHz de operação otimizada). Qualquer outro tipo de sistema de EMS bidirecional que monitora pode ser projetado para unidades de separador ativo que podem receber e transmitir tráfego de baixa taxa de dados. Deve ser entendido que isso não precisa de sistemas de EMS de HFC complexos e custosos; as flutuações de potência óptica secundárias tanto por variação de potência de bomba ou injeção de sinal de baixo nível na trajetória de sinal a jusante, ou variação de potência de laser inverso na trajetória a montante, são suficientes para detectar faixa binária ou de kHz (como chips de controle remoto) de padrões de dados modulados. Deve ser entendido também que a opção mais custosa - injeção de um sinal óptico a jusante - é relevante apenas na central de serviços, ou na trajetória a montante tipicamente apenas relevante em 1 de 33 localidades de separador ativo. Outra consideração importante é que a CMTS deve definir os níveis de modem corretamente. Em sistemas de retorno regular ou de RFoG, existe incerteza considerável nos níveis de sistema devido a componentes de RF ou redes de combinador aplicadas. No sistema de separador ativo, entretanto, não existem componentes de RF no enlace, o grupo de serviço é agregado no domínio óptico, e apenas um ganho baixo, desempenho baixo, e receptor de baixo nível de saída é necessário, que é acoplado diretamente à porta de retorno de CMTS. Em algumas modalidades, pode ser desejável produzir um receptor de separador ativo dedicado com um nível de saída calibrado de modo preciso como uma função do índice de modulação de entrada. Tal receptor não tem necessidade de uma ampla faixa de entrada; de -3 a +3 (ou de 0 a +6) dBm é o suficiente. O alto nível de entrada implica que o ganho pode ser baixo. A ausência de cominação de RF após o receptor também significa que o nível de saída pode ser baixo. Portanto, tal receptor deve ser obtenível em um fator de forma de alta densidade e baixa potência. Com tal receptor, pouco cabeamento de RF, se houver, pode ser necessário na central de serviços, e o CMTS pode definir de modo preciso que os níveis inversos obtenham o índice de modulação óptica correto. Em alguns casos, pode haver uma necessidade de conectar outro equipamento em relação ao CMTS à trajetória inversa. O receptor pode usar uma saída auxiliar para prever essa funcionalidade, ao invés da saída principal com separadores de RF externos. Isso elimina qualquer incerteza de nível devido a componentes de RF entre o receptor e o CMTS.

MODALIDADES

[121] Algumas modalidades da revelação supracitada podem englobar múltiplos separadores ativos em cascata que são configurados para funcionar com ONUs com base primariamente em níveis de entrada ópticos sem necessitar de comunicação bidirecional. Outras modalidades podem englobar múltiplos separadores ativos em cascata que são configurados para funcionar com ONUs com o uso de comunicação bidirecional.

[122] Algumas modalidades da revelação supracitada podem incluir um separador ativo com múltiplas entradas ópticas, sendo que cada uma fornece uma entrada óptica a um ou mais detectores que, juntos, emitem um sinal combinado a um filtro de alta passagem que apresenta uma baixa impedância aos detectores e rejeita todos os sinais abaixo de uma faixa de frequência de RF e passa todos os sinais acima de uma faixa de frequência de RF antes de apresentar o sinal combinado a um amplificador e um laser de retransmissão.

[123] Algumas modalidades da revelação supracitada podem incluir um separador ativo com múltiplas entradas ópticas, sendo que cada uma fornece uma entrada óptica a um ou mais detectores que, juntos, emitem um sinal combinado, em que o separador ativo tem um circuito inclinado com uma impedância suficientemente baixa à baixa frequência de modo que todos os detectores possam ser iluminados ao mesmo tempo sem uma queda significativa em inclinação aos detectores.

[124] Algumas modalidades da revelação supracitada podem incluir um separador ativo com um laser inverso em que o laser inverso liga quando uma fotocorrente nos detectores de entrada do separador ativo estiver acima de um limiar, e em que a taxa de giro quando o ligamento do laser for limitado de modo que não crie um transiente que tem um espectro que interfere com o espectro a montante a ser transmitido.

[125] Algumas modalidades da revelação supracitada podem incluir uma arquitetura de separador ativo de RFoG em que os lasers inversos do(s) separador(es) ativo(s) e/ou ONUs conectadas ao(s) separador(es) ativo(s) são operados com uma saída contínua. Algumas modalidades da revelação supracitada pode incluir uma arquitetura de separador ativo de RFoG em que lasers inversos do(s) separador(es) ativo(s) e/ou ONUs conectadas ao(s) separador(es) ativo(s) são operados entre um modo de alta e de baixa potência de modo que a potência de saída é alta durante disparos contínuos de transmissão a montante e é de outro modo baixa na saída. Algumas modalidades da revelação supracitada podem incluir uma arquitetura de separador ativo de RFoG em que lasers inversos do(s) separador(es) ativo(s) e/ou ONUs conectadas aos separador(es) ativo(s) podem ser definidas de modo seletivo a um dentre um modo contínuo e um modo de disparo contínuo.

[126] Algumas modalidades da revelação supracitada pode incluir uma ONU de RFoG que comuta entre um estado de potência de saída alta e baixa em que a potência de saída é alta durante transmissão de disparo contínuo de informações e em que um estado de baixa potência de saída estiver acima do limiar de laser.

[127] Algumas modalidades da revelação supracitada pode incluir um sistema de RFoG que mede correntes detectoras em todas as entradas, montar uma tabela de correntes detectoras durante potência de entrada alta e baixa (ou não) às entradas ópticas e computa, com base nessa tabela, um valor de modo de ganho que um índice de modulação do laser de transmissão inversa tem uma relação conhecida a um índice de modulação nas entradas ópticas ao separador ativo, de modo que o laser de transmissão inversa tem um índice de modulação ideal, mas o recorte é prevenido, mesmo para a porta com a entrada óptica mais alta. Em algumas modalidades da revelação supracitada, o índice de modulação ideal do transmissor inverso é nominalmente o mesmo que aquele para as entradas ópticas.

[128] Algumas modalidades da revelação supracitada podem incluir uma ONU de RFoG com um detector de sinal de RF que detecta disparos contínuos de sinais de entrada e ativa um laser em um modo de alta potência quando um disparo contínuo for detectado e de outro modo ativo o laser em um modo de baixa potência, como potência zero. Um atenuador elétrico pode preceder o acionador de laser e pode atenuar um sinal de entrada de RF, de modo que no estado de baixa potência de saída o laser não pode ser recortado por um sinal de entrada de RF. A atenuação de RF antes do laser pode ser reduzida conforme a potência de laser aumenta a partir do estado de baixa potência, de modo que a atenuação de RF seja removida rapidamente para ter impacto mínimo no disparo contínuo mas, durante a transição, o laser continua a não ser recortado.

[129] Algumas modalidades da revelação supracitada pode incluir uma ONU de RFoG com um detector de sinal de RF que detecta disparos contínuos de sinais de entrada e inclui um atenuador elétrico que precede o acionador de laser para atenuar o sinal de entrada de RF, de modo que, quando nenhuma entrada nominal estiver presente, o afunilamento de ruído pela ONU de sinais de ruído fracos na ONU é prevenido e a atenuação de RF é removida rapidamente quando um disparo contínuo for detectado como tendo impacto mínimo no disparo contínuo.

[130] Algumas modalidades da revelação supracitada pode incluir uma ONU de RFoG que pode receber um sinal a jusante que instrui o mesmo a ajustar o nível de potência de saída, ganho de RF ou ambos. Em algumas modalidades, tal ONU pode receber números de porta atribuídos e solicitações de monitoramento de situação. Em algumas modalidades, tal ONU pode transmitir informações a montante como situação, número de série, etc.

[131] Algumas modalidades da revelação supracitada podem incluir um separador ativo que pode transmitir um sinal a jusante com solicitações para que unidades a jusante ajustem o nível de potência óptica, ganho ou para solicitar informações de situação. Algumas modalidades podem incluir um separador ativo que pode receber tais sinais a jusante. Algumas modalidades podem incluir um separador ativo que pode transmitir e/ou receber tais sinais na direção a montante, também.

[132] Algumas modalidades da revelação supracitada podem incluir uma ONU com um detector de RF, um atenuador, um circuito inclinado, e um microcontrolador em que o microcontrolador estima o recorte a laser com base em níveis de potência de RF medida e rastreia em qual fração de tempo o laser é recortado e aumenta a atenuação no caso dessa fração exceder um limiar. O microcontrolador também pode ajustar a inclinação de laser para prevenir o recorte. Em algumas modalidades, o microcontrolador traz a atenuação a um valor nominal quando a potência de RF ao laser estiver em ou abaixo de um valor nominal. Em algumas modalidades, mudanças na atenuação feitas pelo microcontrolador ocorrem em etapas discretas em tempo e magnitude.

[133] Em algumas modalidades da revelação supracitada, o microcontrolador pode definir a atenuação a um nível alto o bastante para impedir o recorte, mas menos que o necessário para obter um índice de modulação nominal.

[134] Algumas modalidades da revelação supracitada podem incluir uma arquitetura bidirecional de RF por fibra com mais de um enlace de retransmissão na direção inversa, em que os sinais detectados a partir de enlaces precedentes são combinados em cada enlace de retransmissão.

[135] Algumas modalidades da revelação supracitada podem incluir um receptor calibrado em uma central de serviços que fornece um nível de saída de RF específico para uma entrada índice de modulação, com um controle de ganho de modo que, para diferentes níveis de entrada ópticos, o nível de saída de RF para um dado índice de modulação é mantido constante. Em algumas modalidades, um receptor pode incluir duas saídas, pelo menos uma conectada a um CMTS sem nenhuma combinação e separação de redes de RF.

[136] Algumas modalidades da revelação supracitada podem incluir um separador ativo com pelo menos duas configurações de ganho, uma configuração de ganho otimizada pra ONUs que pode transmitir o espectro inverso total que o sistema pode sustentar, e uma configuração otimizada para ONUs que podem transmitir uma quantidade de espectro menor que o espectro total que o sistema pode sustentar, em que o separador ativo combina entradas de múltiplos ONUs e pode transmitir o espectro total que o sistema pode sustentar.

[137] Algumas modalidades da revelação supracitada podem incluir um separador ativo que tem potência de transmissão inversa ajustável e ganho ajustável de modo que, para um dado índice de modulação de sinal a montante recebida, o separador ativo mantém um índice de modulação óptica constante independentemente da potência óptica de saída. Em algumas modalidades, o índice de modulação óptica transmitido é o mesmo que o índice de modulação óptica recebido. Em algumas modalidades, o índice de modulação óptica transmitido é uma fração predeterminada do índice de modulação óptica recebido, e o separador permite que uma opção varie essa fração.

[138] Algumas modalidades da revelação supracitada podem incluir um separador ativo que pode receber e decodificar sinais de comunicação frontal, por exemplo um diodo de monitoramento de entrada para um EDFA, ou outro diodo de monitoramento.

[139] Algumas modalidades da revelação supracitada podem incluir um separador ativo que pode transmitir sinais de comunicação frontais, com, por exemplo, um laser frontal, ou modulando-se a corrente de bomba de um EDFA.

[140] Algumas modalidades da revelação supracitada podem incluir um separador ativo que pode receber e decodificar sinais de comunicação a montante, por exemplo, monitorando-se correntes detectoras a montante. Algumas modalidades da revelação supracitada podem incluir um separador ativo que pode transmitir sinais de comunicação a montante, por exemplo, modulando-se o laser inverso.

[141] Algumas modalidades da revelação supracitada podem incluir um sistema com pelo menos dois separadores ativos em que um primeiro separador ativo instrui um segundo separador ativo a ajustar seu nível de potência de transmissão inverso. Algumas modalidades pode usar um algoritmo para equalizar e otimizar o nível de transmissão inverso de todos os separadores ativos a jusante conectados a um separador ativo a montante. Em algumas modalidades, o algoritmo é executado automaticamente na inicialização de modo que os separadores ativos a jusante (e, opcionalmente, as ONUs) obtenham um endereço e opcionalmente relatem na direção a montante o número de série e a situação do separador (ou da ONU). Em algumas modalidades, a ativação posterior de portas no separador leva a uma calibragem automática de novas portas sem interromper o serviço de portas existentes, e com o monitoramento contínuo de integridade de porta.

[142] Algumas modalidades da revelação supracitada podem incluir um separador ativo com capacidade para comunicação a montante, e com capacidade para receber e decodificar comunicações a montante a partir de outro separador.

[143] Em algumas modalidades, um separador ativo pode estabelecer um mapa do sistema no qual o mesmo está incluído, e pode relatar a situação de sistema e informações de topologia a uma central de serviços e pode emitir alarmes caso necessário. O mapa pode incluir quantidades em série de separadores ativos, e pode incluir quantidades em série de ONUs conectadas. Algumas modalidades podem criar um mapa de sistema automaticamente, e (i) podem monitorar níveis de entrada de enlace de ONU para separadores ativos; (ii) podem detectar vibração ou ONUs defeituosas de outro modo e, opcionalmente, instruir o separador ativo a desligar os detectores de ONUs defeituosas ou em conversa; e/ou (iii) podem monitorar a situação do separador ativo que constrói o mapa. Em algumas modalidades, a função de monitoramento é usada para disparar automaticamente a redundância de rota monitorando- se tráfego a montante em um enlace, para determinar se o enlace está intacto, e se for concluído que o enlace é defeituoso, comutar o tráfego a jusante a um enlace a montante alternativo. Em algumas modalidades, os separadores ativos a montante monitoram separadores ativos a jusante comunicando-se com os separadores ativos a jusante.

[144] Algumas modalidades da revelação supracitada podem incluir uma central de serviços que instrui separadores ativos a jusante a iniciar um procedimento de autocalibragem.

[145] Algumas modalidades incluem um combinador que pode monitorar cada uma das portas de entrada a montante e, assim, detectar uma perda de um enlace para tal porta. A perda de um enlace a montante implica que o enlace a jusante associado foi perdido. A detecção de um enlace pode ser usada para iniciar a comutação para um enlace de fibra redundante, de preferência, seguindo uma rota de fibra diferente.

[146] Os termos e expressões que foram empregados no relatório descritivo supracitado são usados no mesmo como termos de descrição e não de limitação, e não há intenção, no uso de tais termos e expressões, de excluir equivalentes dos recursos mostrados e descritos ou porções dos mesmos, sendo que é reconhecido que o escopo da matéria reivindicada é definido e limitado apenas pelas reivindicações que seguem.

Claims (26)

1. Separador ativo, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende: uma unidade que opera como um separador em uma direção frontal e um combinador ativo em uma direção inversa, sendo que o combinador tem uma pluralidade de entradas sendo que cada uma recebe um sinal óptico a montante a partir de uma ONU respectiva e combina as mesmas para criar um sinal elétrico combinado em uma saída; um transmissor que recebe o sinal elétrico combinado e converte o sinal combinado em um sinal óptico de trajetória inversa, sendo que o transmissor ajusta pelo menos um dentre saída e ganho de potência para manter uma razão constante entre o índice de modulação óptica na saída e o índice de modulação óptica em uma entrada, em que o separador ativo tem uma primeira configuração de ganho otimizada para Unidades de Rede Óptica (ONUs) transmitindo um primeiro espectro inverso e uma segunda configuração de ganho otimizada para ONUs que transmitem um espectro inverso limitado a uma quantidade menor que o primeiro espectro inverso, em que o separador ativo é configurado para transmitir o primeiro espectro inverso; e um multiplexador que multiplexa o sinal óptico de trajetória inversa com um sinal óptico de trajetória frontal.

2. Separador ativo, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a razão constante do índice de modulação óptica na saída é mantida independentemente da potência óptica respectiva recebida na pluralidade de entradas.

3. Separador ativo, de acordo com a reivindicação 2, CARACTERIZADO pelo fato de que o índice de modulação óptica na saída é definido ao índice de modulação óptica da pluralidade de entradas.

4. Separador ativo, de acordo com a reivindicação 2, CARACTERIZADO pelo fato de que o índice de modulação óptica na saída é definido a uma fração ajustável do índice de modulação óptica da pluralidade de entradas.

5. Sistema que compreende uma central de serviços, uma pluralidade de ONUs e pelo menos um separador ativo, sendo que o separador ativo é CARACTERI ZADO pelo fato de que compreende: uma unidade que opera como um separador em uma direção frontal e um combinador ativo em uma direção inversa, sendo que o combinador tem uma pluralidade de entradas sendo que cada uma recebe um sinal óptico a montante a partir de uma ONU respectiva e combina as mesmas para criar um sinal elétrico combinado em uma saída; um transmissor que recebe o sinal elétrico combinado e converte o mesmo em um sinal óptico de trajetória inversa em um nível de potência calibrada; um multiplexador que multiplexa o sinal óptico de trajetória inversa com um sinal óptico de trajetória frontal; em que o separador ativo, pelo menos um dentre: (i) calibra pelo menos um dentre seu próprio nível de potência óptica de transmissão inversa e ganho de sinal de RF àquele de pelo menos um outro dispositivo, e em resposta a um sinal a jusante; (ii) calibra pelo menos um dentre seu próprio nível de potência óptica de transmissão inversa e ganho de sinal de RF àquele de pelo menos um outro dispositivo, e em resposta a um sinal a montante; e (iii) calibra pelo menos um dentre um nível de potência óptica de transmissão inversa e ganho de sinal de RF de outro dispositivo com o uso de um sinal a jusante enviado do separador ativo para o outro dispositivo.

6. Sistema, de acordo com a reivindicação 5, CARACTERIZADO pelo fato de que o separador ativo tem capacidade para decodificar sinais de comunicação de trajetória frontal recebida.

7. Sistema, de acordo com a reivindicação 5, CARACTERIZADO pelo fato de que o separador ativo tem capacidade para receber um sinal de comunicação de trajetória frontal, modular o sinal de comunicação de trajetória frontal recebido, e emitir o sinal de trajetória frontal modulado a outro dispositivo.

8. Sistema, de acordo com a reivindicação 5, CARACTERI ZADO pelo fato de que o separador ativo tem capacidade para instruir um segundo separador ativo para ajustar seu nível de potência de transmissão inverso.

9. Sistema, de acordo com a reivindicação 5, CARACTERIZADO pelo fato de que o separador ativo constrói um mapa de sistema que compreende informações de topologia, sendo que as informações de topologia incluem pelo menos um dentre: (i) quantidades em série de outros separadores ativos conectados de modo operacional ao separador ativo; (ii) quantidades em série de ONUs conectadas de modo operacional ao separador ativo.

10. Sistema, de acordo com a reivindicação 9, CARACTERIZADO pelo fato de que o dito separador ativo tem capacidade para usar o mapa para relatar informações de situação de sistema e as ditas informações de topologia a uma central de serviços.

11. Sistema, de acordo com a reivindicação 10, CARACTERI ZADO pelo fato de que as ditas informações de situação de sistema incluem a situação do dito separador ativo.

12. Sistema, de acordo com a reivindicação 10, CARACTERIZADO pelo fato de que um separador ativo a montante se comunica e monitora um separador ativo a jusante.

13. Sistema, de acordo com a reivindicação 9, CARACTERIZADO pelo fato de que o dito separador ativo tem capacidade para detectar pelo menos um de um nível de entrada a um separador ativo a partir de uma ONU, e ONUs em conversa.

14. Sistema, de acordo com a reivindicação 13, CARACTERI ZADO pelo fato de que tem capacidade para desabilitar detectores de pelo menos uma das ONUs defeituosas e ONUs em conversa.

15. Sistema, de acordo com a reivindicação 9, CARACTERI ZADO pelo fato de que o separador ativo tem capacidade para disparar automaticamente a redundância de rota monitorando-se a transmissão a montante por um primeiro enlace e comutando-se tráfego a montante a um segundo enlace se o primeiro enlace não estiver operacional.

16. Sistema, de acordo com a reivindicação 5, CARACTERIZADO pelo fato de que a central de serviços tem capacidade para instruir um separador ativo a iniciar um procedimento de autocalibragem.

17. Sistema, de acordo com a reivindicação 5, CARACTERI ZADO pelo fato de que o nível de transmissão inverso de todos os outros separadores ativos conectados e a jusante do dito separador ativo são equalizados a um nível otimizado.

18. Sistema, de acordo com a reivindicação 17, CARACTERIZADO pelo fato de que o dito nível de transmissão inverso de qualquer separador ativo a jusante é equalizado ao dito nível otimizado automaticamente na inicialização do dito separador a jusante.

19. Sistema, de acordo com a reivindicação 6, CARACTERI ZADO pelo fato de que o separador ativo tem capacidade para receber e decodificar um sinal a montante, e se comunicar com um dispositivo a montante com o uso do sinal a montante decodificado.

20. Sistema, de acordo com a reivindicação 5, CARACTERIZADO pelo fato de que a calibragem ocorre automaticamente.

21. Sistema, de acordo com a reivindicação 5, CARACTERIZADO pelo fato de que a pelo menos uma Unidade de Rede Ótica (ONU) tem capacidade para ajustar pelo menos um dentre nível e ganho de potência de saída, em resposta a uma instrução recebida pela dita ONU em um sinal a jusante.

22. Sistema, de acordo com a reivindicação 5, CARACTERI ZADO pelo fato de que pelo menos uma ONU pode receber um número de porta atribuído.

23. Sistema, de acordo com a reivindicação 5, CARACTERIZADO pelo fato de que a pelo menos uma ONU pode responder a uma solicitação de monitoramento de situação.

24. Sistema, de acordo com a reivindicação 5, CARACTERIZADO pelo fato de que a pelo menos uma ONU pode enviar seu número de série e/ou informações de situação a um dispositivo a montante.

25. Sistema, de acordo com a reivindicação 5, CARACTERIZADO pelo fato de que a central de serviços inclui um receptor calibrado que fornece um nível de saída de RF constante com base em um índice de modulação de um sinal de entrada, ajustando-se um ganho no nível de saída de RF como uma função de nível de entrada óptico.

26. Sistema, de acordo com a reivindicação 25, CARACTERI ZADO pelo fato de que o receptor calibrado tem duas saídas de RF, pelo menos uma conectada diretamente a um CMTS que não tem qualquer rede de combinação de RF e não tem qualquer rede de separação de RF.