ES2218945T3 - Sistema pasivo de control de redes opticas con una estructura en arbol. - Google Patents

Abstract

Se presenta un sistema simple, barato y completamente pasivo para controlar el deterioro de la portadora de fibra óptica de todas las ramas de una red en árbol de tipo "PON", utilizando un reflectómetro (OTDR) con una longitud de onda simple dentro de una ventana espectral utilizada para el control (SV). La estructura en árbol con conexiones punto a puntos múltiples, típica de una red "PON" se transforma en una estructura punto a punto en la longitud de onda en la radiación de control (SV), utilizando módulos de rama (MD), que permiten derivar los puntos de ramificación de la red (RP, RS) y módulos de reciclado (ML) de la señal de control (SV), situados en cada terminal de usuario (U1- U4).

Description

Sistema pasivo de control de redes ópticas con una estructura en árbol.

La presente invención se refiere a un sistema de control del deterioro del portador de fibras ópticas en redes ópticas con una estructura en árbol, ya definida como redes de tipo "PON" ("Passive optical networks" -Redes Ópticas Pasivas), en trabajos en equipo internacionales y en comités reguladores.

En el campo de las redes de acceso, las redes ópticas con una estructura en árbol son potencialmente adecuadas para hacer disponible al usuario una banda de alta frecuencia de la señal transmitida, se han definido estructuras diferentes y se ha propuesto para dichas redes procesos de acceso a datos diferentes.

Por ejemplo, la Figura 1 ilustra una configuración esquemática típica de una red de acceso del tipo "PON", que comprende un terminal principal y cuatro terminales remotos, adecuados para servir a diferentes usuarios y para proporcionar diferentes tipos de tráfico; estando dichos terminales conectados entre sí a través de una protección bidireccional, tanto en la red principal como en la red secundaria.

Los datos transmitidos desde el terminal principal, a la longitud de onda de la señal, que puede ser igual, por ejemplo, a 1.550 nm, se envían simultáneamente, a través de los elementos de bifurcación, a todos los terminales de usuario, mientras que la comunicación en la dirección opuesta se realiza a través de un sistema de multiplexación del tipo de división en el tiempo.

Por lo que se refiere a las demás redes ópticas, también para las redes tipo "PON", existe el problema de controlar la portadora de fibras ópticas, para detectar un posible fallo a lo largo de la conexión y para supervisar cualquier posible deterioro de la portadora durante la vida útil del sistema.

Hasta ahora, se han propuesto diferentes técnicas de control, sin embargo, todas dichas técnicas están basadas en el análisis de la traza de retrodispersión procedente de la línea óptica bajo examen, que se obtiene por medio de un reflectómetro óptico que opera en el dominio del tiempo o también denominado "OTDR", que es el acrónimo de "Optical Time Domain Reflectometer", ("Reflectómetro óptico en el dominio del tiempo"). Un ejemplo de dicha técnica anterior puede encontrarse en el documento WO9631022.

Dichas técnicas de control permiten detectar, con un alto nivel de precisión cualquier deterioro y/o fallos de la portadora óptica, comenzando a partir de la evaluación de la intensidad de la radiación objeto de retrodispersión por la portadora debido al denominado efecto de Rayleigh y son técnicas adecuadas para implantar dichas formas de trabajo de acuerdo con diferentes métodos, como, por ejemplo, la observación de reflexiones de referencia, el uso de técnicas de procesamiento de la señal de retrodispersión, el uso de selectores de bifurcación o el uso de dispositivos de multiplexación con la misma longitud de onda de las ramas de bifurcación. Sin embargo, ninguno de los métodos anteriores resuelve, de una forma sencilla y de bajo coste, el principal problema en la supervisión de una red en árbol utilizando una técnica de reflectómetro, es decir, el solapamiento de las trazas de retrodispersión de las diferentes ramas, lo que hace definitivamente inviable la medida y, por lo tanto, la localización del fallo o deterioro.

Un objetivo de la presente invención es resolver el inconveniente anteriormente mencionado y en particular, ilustrar un sistema de control, para red óptica con una estructura en árbol, que sea completamente pasiva (es decir, un sistema que no utilice electrónica de red) y que sea también adecuado para controlar todas las ramas de una red tipo "PON" mediante el uso de un reflectómetro óptico tradicional con una longitud de onda única.

Otro objetivo de la presente invención es dar a conocer un sistema de control, para redes ópticas con una estructura en árbol, que sea particularmente sencilla y de bajo coste y que se pueda realizar utilizando tecnologías ópticas y electrónicas tradicionales y materiales relativamente baratos.

Dichos objetivos se alcanzan mediante un sistema de control, para redes ópticas con una estructura en árbol, según la reivindicación 1, tomada como referencia en aras de brevedad.

Ventajosamente, la solución propuesta permite controlar directamente todas las ramas de una red de tipo "PON" y tiene la característica de utilizar solamente componentes pasivos y un reflectómetro óptico con una longitud de onda única.

El sistema de control según la invención está basado en el uso de reflectómetros ópticos con una emisión de longitud de onda única, situada en la ventana de espectro utilizada para el sistema de control que, en una realización ejemplo no limitadora, puede ser igual a 1.625 nm.

La estructura en árbol con conexiones del tipo "punto a multipunto", típica de una red "PON", se transforma en una estructura "punto a punto" a la longitud de onda de la radiación de control, utilizando un módulo óptico adecuado, que permite derivar la red en los puntos de bifurcación y un módulo de reciclado de la propia señal, instalado en cada terminal de usuario.

Otras características y ventajas de la invención se pondrán más claramente de manifiesto a partir de la descripción de una realización preferida, pero no exclusiva, del sistema de control para redes ópticas con una estructura en árbol según la presente invención, describiéndose dicha realización, a título de ejemplo explicativo no limitativo, en los dibujos adjuntos, en los que:

- la Figura 1 ilustra, de una manera esquemática, una estructura típica de una red tipo "PON";

- la Figura 2 ilustra, de una manera esquemática, un sistema de control para redes ópticas del tipo "PON" según la presente invención;

- la Figura 3 ilustra, de una forma esquemática, una realización preferida, pero no limitativa, de un detalle ampliado de la Figura 2, estando constituido dicho detalle por un módulo de bifurcación que se puede utilizar en un sistema de control para redes ópticas del tipo "PON" según la presente invención;

- la Figura 4 ilustra, de una forma esquemática, otra realización preferida, pero no limitativa, de un detalle ampliado de la Figura 2, comprendiendo dicho detalle un módulo de reciclado de la señal de control que se puede utilizar en un sistema de control para redes ópticas del tipo "PON" según la presente invención;

- la Figura 5 ilustra, de una forma esquemática, la señal y la radiación de control de una parte de la red óptica tipo "PON" según la presente invención.

Con referencia a las figuras anteriores, OLT indica el terminal principal de la red óptica "PON"; RP indica una parte primaria; RS indica una parte secundaria; N indica los puntos de bifurcación de la red; R1, R2, R3, R4 indican cuatro ramas adecuadas para transmitir la señal a una serie de terminales de usuario U, U1, U2, U3, U4;

TO1, TO2, T11, T12, T21, T22, T31, T32, T41, T42, T1 y T2 indican dispositivos de transmisión de señal; RO1, RO2, R11, R12, R21, R22, R31, R32, R41, R42, R1 y R2 indican dispositivos de recepción de señales. OTDR indica un reflectómetro de dominio de tiempo óptico, SW indica un elemento selector óptico; MD indica un módulo de bifurcación de señal; ML indica un módulo para reciclado de la señal de control; DM indica componentes de multiplexación de longitud de onda; TR indica un componente de terminación de la señal; I indica un punto de entrada del módulo de bifurcación MD; UD1, UD2, UD3 y UD4 indican una serie de unidades de salida del módulo de bifurcación MD; I1, I2, I3 e I4 indican una serie de unidades de entrada del módulo de reciclado ML; UL1, UL2, UL3 y UL4 indican una serie de unidades de salida del módulo de reciclado ML, mientras que SG y SV indican, respectivamente, la señal y la radiación electromagnética de control de la red óptica tipo "PON", en la que las flechas indican la dirección de recorrido de la señal.

En el ejemplo de la realización preferida, pero no limitativa, ilustrada en las Figuras 2 a 5, el sistema de control según la presente invención comprende un módulo de bifurcación MD, que es parte integrante de la red "PON" y que permite la conexión bidireccional del terminal principal OLT a cada terminal de usuario U, U1-U4, cuatro dispositivos de multiplexación de longitudes de onda DM, que permiten separar y agrupar las longitudes de onda de la señal SG y de la radiación SV de control, según la necesidad y, si fuera el caso, un componente terminal TR para identificar el final de la conexión.

La radiación de la señal SG y la radiación de control SV son separadas por un dispositivo de multiplexación DM situado en una rama de entrada I del módulo de bifurcación MD, de modo que la radiación de señal SG pase a través del módulo MD, mientras que la radiación de control SV eluda dicho módulo; dicha radiación se recombina en la unidad de salida UD1 desde el módulo MD, según se ilustra en las Figuras 2 y 3.

Además, la radiación de control SV desde la unidad de salida UD3 se separa del tráfico de pago y se vuelve a combinar en la dirección opuesta mediante el dispositivo de multiplexación DM situado en la unidad de salida UD4 de la rama R4 de la red; puesto que todos los componentes son del tipo bidireccional, podría suceder que la radiación de control SV proceda de la unidad de salida UD4 y se dirija a la unidad de salida UD3.

Asimismo, en la unidad de salida UD2, existe un componente de terminación TR que tiene la finalidad de eliminar la radiación de control desigual SV y/o detectar el extremo de la fibra, según se ilustra en la Figura 3.

En el ejemplo explicativo, no limitativo, de una realización según la Figura 4, cada módulo de reciclado de señal ML, situado en los diversos terminales de usuario U1, U2, U3, U4, proporciona el uso de cuatro dispositivos de multiplexación DM, conectados de tal manera que la radiación de control SV desde la unidad de entrada I1 de la correspondiente fibra es desviada y dirigida hacia el dispositivo de multiplexación DM de la unidad de entrada I3, en una dirección opuesta con respecto a la dirección de la radiación de control SV en la unidad de entrada I1, mientras que la radiación de control SV desde la unidad de entrada I2 es extraída e inyectada en la fibra en la unidad de entrada I4. Puesto que estamos en la presencia de componentes bidireccionales, la señal de control SV puede pasar a través del componente en la dirección opuesta.

La radiación de señal de transmisión SG continúa, en cambio, sin problemas, su recorrido desde o hacia los terminales de usuario U, U1-U4.

En la Figura 2 se ilustra, en línea de trazos, el recorrido de una radiación de control SV en el caso de que el dispositivo de selección SW conecte el reflectómetro óptico OTDR a la fibra óptica de la unidad de entrada I, en la red primaria RP, conectada al dispositivo de transmisión TO1.

Como se describió anteriormente, la radiación de control SV elude el punto de bifurcación N por medio del módulo de bifurcación MD, pasa a través de la red secundaria RS a lo largo de la rama R1 y llega al terminal de usuario U1. Dicha radiación de control es entonces, a través del módulo de reciclado ML; reinyectada en otra fibra de la rama R1 de la red secundaria RS, en la dirección opuesta, hasta que alcance de nuevo el módulo de bifurcación MD, lo que permite que la radiación SV se dirija de nuevo hacia otra fibra de la rama R4 de la red secundaria RS hacia el terminal de usuario U4.

Por último, en la Figura 5, se ilustra en detalle la dirección del recorrido de la radiación de señal SG y de la radiación de control SV en una de las ramas R1-R4 de la red secundaria RS.

Las características así como las ventajas del sistema de control, para redes ópticas con una estructura en árbol según la presente invención, resultarán evidentes a partir de la descripción anterior.

En particular, según la descripción, es posible observar secuencialmente la traza objeto de retrodispersión del segmento de la red primaria y de diferentes conexiones de la red secundaria hasta el agotamiento de la dinámica del reflectómetro óptico o hasta el final de la línea realizada en el módulo de bifurcación. Mediante la observación de diferentes conexiones físicas en la red primaria, es posible adquirir, de una forma prácticamente pasiva, también las trazas de retrodispersión desde todas las ramas de la red secundaria, sin solapamiento en la señal retrodispersada.

El reflectómetro óptico, como un instrumento de medición, está colocado cerca del lado central para poder compartirlo con el mayor número de usuarios y para poder conseguir una solución de bajo impacto en términos de costes.

La evaluación del deterioro de la portadora se puede realizar de una manera automática utilizando y/o ajustando los algoritmos realizados en los sistemas de reflectómetro ya comercialmente disponibles.

El impacto sobre la red debido a la presencia del sistema de supervisión es bajo, con respecto a las técnicas conocidas, desde un punto de vista de la instalación y con respecto a las penalizaciones causadas al tráfico de pago en términos de atenuación.

La definición adecuada de las especificaciones de los componentes, que forman el sistema de control según la invención, evita también posibles impactos sobre los rendimientos de sistemas ópticos enlazados con los fenómenos de interferencia y/o no lineales.

La solución implementada es flexible y potencialmente adecuada para diferentes estructuras de la red, también en función de requisitos específicos por el operador de telecomunicaciones con respecto a la prioridad de algunas conexiones frente a otras.

Por último, dicha técnica de control automático, obtenida mediante el uso de componentes completamente pasivos y de instrumentos de medida de longitud de onda única en la red, permite controlar las ramas de una red de tipo "PON", sin solapamiento de trazas, mediante la reducción de una estructura de red del tipo "punto a multipunto" a una estructura de red del tipo "punto a punto" a la longitud de onda de control.

Resultará evidente para un experto en la materia que se pueden realizar diversos cambios en el sistema de control según la presente invención, tal como se define en las reivindicaciones adjuntas, sin apartarse del alcance de protección de la idea inventiva, y también resultará evidente que, en las realizaciones de la invención, las formas de los detalles ilustrados pueden ser diferentes y que dichos detalles se pueden sustituir por elementos técnicamente equivalentes.

Claims (8)

1. Sistema de control para una red óptica con una estructura en árbol con conexiones del tipo punto a multipunto, con configuración predefinida y procesos de acceso a datos, siendo dicho sistema del tipo que comprende por lo menos un terminal principal (OLT) y por lo menos un terminal de usuario remoto (U, U1-U4), estando dicho sistema basado en el uso de un instrumento de medición óptico (OTDR), adecuado para detectar la ubicación de posibles deterioros y/o fallos a lo largo de las conexiones de red durante la vida útil del sistema, proporcionando también dicho sistema el uso de por lo menos un módulo de bifurcación (MD) de la señal, situado cerca de por lo menos uno de los puntos de bifurcación (N) entre la parte primaria de la red (RP) y la parte secundaria de la red (RS) y de un módulo de reciclado de la señal (ML), situado en cada terminal de usuario remoto (U, U1-U4), de tal manera que dicha estructura en árbol con una estructura del tipo punto a multipunto se transforma en una estructura de tipo "punto a punto" a la longitud de onda de una radiación de control predefinida (SV), caracterizado porque dicho módulo de bifurcación (MD) comprende un dispositivo de bifurcación óptico, que es una parte integrante de dicha red óptica y que permite la conexión bidireccional de dicho terminal principal (OLT) a cada terminal de usuario remoto (U, U1-U4), comprendiendo dicho dispositivo de bifurcación una pluralidad de dispositivos de multiplexación de longitudes de onda (DM), que permite separar y agrupar los valores de longitud de onda de una radiación de señal (SG) y de dicha radiación de control (SV) y dicho dispositivo de multiplexación de longitud de onda (DM) separan dicha radiación de señal (SG) de la radiación de control (SV), de tal manera que la radiación de la señal (SG) pasa a través de dicho módulo de bifurcación (MD), mientras que la radiación de control (SV) se deriva fuera de dicho módulo, recombinándose la radiación de señal (SG) y la radiación de control (SV) en una primera unidad de salida (UD1) de dicho módulo de bifurcación (MD).

2. Sistema según la reivindicación 1, caracterizado porque dicho instrumento de medición (OTDR) comprende un reflectómetro óptico con una emisión de longitud de onda única, en el que dicho valor de longitud de onda está comprendido dentro de una ventana de espectro utilizada para la transmisión de dicha radiación de control (SV).

3. Sistema según la reivindicación 1, caracterizado porque dicho módulo de bifurcación (MD) puede comprender por lo menos un componente de terminación (TR), que tiene por objeto eliminar la radiación de control residual (SV) y/o identificar el final de la conexión.

4. Sistema según la reivindicación 1, caracterizado porque dicha radiación de control (SV), procedente de una segunda unidad de salida (UD3) de dicho módulo de bifurcación (MD), está separado de dicha radiación de señal (SG) y se recombina en la dirección opuesta por dicho dispositivo de multiplexación (DM) situado cerca de una tercera unidad de salida (UD4) de dicho módulo de bifurcación (MD).

5. Sistema según la reivindicación 1, caracterizado porque dicho módulo de reciclado (ML) comprende una pluralidad de dispositivos de multiplexación de longitud de onda (DM), conectados de tal manera que dicha radiación de control (SV), procedente de una primera unidad de entrada (I1) de dicho módulo de reciclado (ML) es desviada y dirigida, en la dirección opuesta, hacia una segunda unidad de entrada (I3), mientras que dicha radiación de control (SV), procedente de una tercera unidad de entrada (I2) del módulo de reciclado (ML), se extrae e inyecta, en la dirección opuesta, en una cuarta unidad de entrada (I4).

6. Sistema según la reivindicación 5, caracterizado porque una radiación de señal de transmisión (SG) no es influida por dicho módulo de reciclado (ML) y continúa, sin perturbación, su recorrido desde o hacia dichos terminales remotos (U, U1-U4).

7. Sistema según las reivindicaciones 1 y 2, caracterizado porque dicho reflectómetro (OTDR) está enlazado con un dispositivo de selección (SW) que conecta dicho reflectómetro a una de las fibras ópticas de la red primaria (RP), estando dicha fibra óptica conectada a un dispositivo de transmisión (TO1) de dicho terminal principal (OLT).

8. Sistema según las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque dicho control se realiza utilizando componentes de redes completamente pasivas.