ES2294464T3 - Dispositivo y procedimiento de transmision optica de muy alta velocidad, utilizacion de este dispositivo y de este procedimiento. - Google Patents
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Abstract
Dispositivo de transmisión de una señal a través de una red óptica de transmisión de datos, que comprende un emisor de impulsos (10) y al menos una fibra de línea (12) para la transmisión de al menos un impulso (30) en esta fibra de línea, el dispositivo comprendiendo un módulo (14) de ensanchamiento de impulsos comprendiendo un medio de propagación dispersivo cuya dispersión cromática acumulada es suficientemente elevada para reducir la potencia de cresta (Pc) del impulso por debajo de un umbral (S) predeterminado, umbral por encima del cual una señal es susceptible de sufrir distorsiones no lineales en la fibra de línea, este módulo de ensanchamiento (14) estando dispuesto entre el emisor (10) y la fibra (12), caracterizado porque el medio de propagación del módulo de ensanchamiento de impulsos es lineal.
Description
Dispositivo y procedimiento de transmisión
óptica de muy alta velocidad, utilización de este dispositivo y de
este procedimiento.
La presente invención se refiere a un
dispositivo de transmisión de una señal a través de una red óptica
de transmisión de datos. La invención se refiere igualmente a un
procedimiento de transmisión correspondiente, así como a una
utilización de este dispositivo y de este procedimiento.
Más precisamente, la invención se refiere a un
dispositivo de transmisión a través de una red óptica de transmisión
de datos, del tipo que comprende un emisor de impulsos, y por lo
menos una fibra de línea para la transmisión de por lo menos un
impulso a esta fibra de línea.
Tal dispositivo de transmisión es conocido y se
utiliza para la transmisión a muy alta velocidad, como por ejemplo
40 Gbit/s o más. Recientemente, se desea utilizar este tipo de
dispositivo para transmisiones cuya velocidad alcanza o supera los
160 Gbit/s.
A tales velocidades, pueden aparecer
distorsiones no lineales de la señal. Estas distorsiones aumentan de
forma significativa los errores de transmisión. En particular, los
efectos no lineales dentro del canal conocidos de tipo SPM (por
"Self Phase Modulation", es decir,
auto-modulación de fase), ICXPM (por "Intra
Channel Cross Phase Modulation" es decir "modulación de fase
cruzada dentro del canal"), ICFWM (por "Intra Channel Four Wave
Mixing", es decir, mezcla de cuatro ondas dentro del canal),
ICSRS (por "Intra Chanel Stimulated Raman Scattering", es
decir, difusión Raman estimulada dentro del canal), o auto rigidez,
tienen graves consecuencias sobre la calidad de la transmisión.
Una solución para reducir la acumulación de
distorsiones no lineales consiste en sustituir una fibra de línea
situada entre dos dispositivos de amplificación por una sucesión de
porciones de fibras ópticas que comprenden alternativamente una
dispersión cromática positiva y negativa, con una corta
periodicidad. Esta solución es complicada y no es muy práctica de
usar. En efecto, alternar diferentes tipos de fibra en un cable es
técnicamente complejo. Además, tiene el inconveniente de hacer más
difícil la intervención en caso de rotura de un cable entre dos
dispositivos de amplificación, entonces no es fácil saber que tipo
de fibra debe ser sustituida.
Se conoce igualmente del documento US 5 737 460
un dispositivo de transmisión conforme al preámbulo de la
reivindicación 1.
La invención tiene como objetivo remediar estas
deficiencias proporcionando un dispositivo de transmisión capaz de
transmitir una señal sin distorsión no lineal, a un costo más bajo,
incluso a muy alta velocidad.
La invención tiene por lo tanto como objetivo un
dispositivo conforme a la reivindicación 1.
En efecto, las distorsiones no lineales de una
señal en la fibra de línea aparecen para potencias instantáneas de
la señal que superan un determinado umbral.
Por lo tanto, el dispositivo de transmisión de
acuerdo a la invención requiere la propagación del impulso a través
de un medio dispersivo y lineal antes de transmitir el impulso en la
fibra de línea, de manera que la potencia de cresta del impulso sea
suficientemente reducida, para situarse por debajo de dicho umbral
cuando el impulso entra en la fibra de línea, garantizando
seguidamente que cualquier distorsión de la señal será lineal en la
fibra de línea.
Un dispositivo de transmisión de acuerdo a la
invención también puede comprender una o más de las características
siguientes:
- el módulo de ensanchamiento comprende una
fibra de tipo HOM, SLA, o de cristales fotónicos;
- el dispositivo comprende una pluralidad de
módulos de amplificación, dispuestos regularmente a lo largo de la
fibra de línea, comprendiendo cada uno un módulo de compensación de
la dispersión que comprende un medio de propagación dispersivo y
lineal; y
- el módulo de compensación de la dispersión
comprende una fibra tipo HOM, SLA, o de cristales fotónicos.
La invención también tiene como objetivo la
utilización de un dispositivo de transmisión tal como el descrito
precedentemente para una red óptica de velocidad por lo menos igual
a 160 Gbit/s.
La invención también tiene como objetivo un
procedimiento de transmisión de una señal a través de una red
óptica de transmisión de datos que comprende las etapas que
consisten en emitir al menos un impulso y en transmitir este
impulso a través de una red óptica de transmisión de datos que
comprenda al menos una fibra de línea, caracterizado porque
comprende, además, antes de transmitir el impulso en la fibra de
línea, una etapa que consiste en transmitir el impulso en un medio
de propagación dispersivo y lineal cuya dispersión cromática
acumulada es suficientemente elevada para reducir la potencia de
cresta del impulso por debajo de un umbral predeterminado, umbral
por encima del cual la señal es susceptible de sufrir distorsiones
no lineales en la fibra de línea.
Un procedimiento de transmisión de acuerdo a la
invención puede además comprender la característica según la cual,
el impulso transmitido siendo amplificado por módulos de
amplificación dispuestos regularmente a lo largo de la fibra de
línea, se transmite el impulso en estos módulos de amplificación, en
un medio de propagación dispersivo y lineal para compensar la
dispersión sufrida por el impulso en la fibra de línea.
Por último, la invención tiene como objetivo la
utilización de un procedimiento, tal como el descrito
precedentemente para una transmisión óptica de velocidad por lo
menos igual al 160 Gbit/s.
La invención será mejor comprendida con la ayuda
de la descripción que sigue, dada únicamente a título de ejemplo y
hecha con referencia a los dibujos anexos en los cuales:
- la figura 1 representa un dispositivo de
transmisión óptica de acuerdo con la invención;
- la figura 2 representa el paso de un impulso
que se propaga en el dispositivo de transmisión óptica de la figura
1; y
- la figura 3 es un diagrama que representa la
evolución de la anchura temporal de un impulso que se propaga en el
dispositivo óptico de la figura 1.
El dispositivo representado en la figura 1
comprende un emisor de impulsos 10 adaptado para la emisión de
señales a muy alta velocidad en una fibra óptica de línea 12.
La fibra de línea 12 es por ejemplo una fibra de
tipo SSMF (por "Standard Single Mode Fiber", es decir fibra
mono-modo estándar) conforme a la norma ITU
G.652.
Para la modulación de la señal en el interior
del dispositivo de transmisión, se utiliza, de manera convencional
un multiplexado temporal óptico de tipo OTDM (por "Optical Time
Division Multiplexing") o un multiplexado en longitud de onda de
tipo WDM (por "Wavelength Division Multiplexing").
El dispositivo comprende además un módulo 14 de
ensanchamiento lineal de impulsos que comprende un medio de
propagación dispersivo y lineal, caracterizado por un coeficiente de
dispersión cromática predeterminado.
En este tipo de medio, incluso a muy alta
velocidad, los efectos no lineales se reducen considerablemente. De
hecho, los mismos solamente aparecen para potencias de señales muy
claramente superiores a aquellas a partir de las cuales esos mismos
efectos son susceptibles de aparecer en la fibra de línea 12.
El módulo de ensanchamiento 14 puede por ejemplo
comprender una fibra óptica de tipo HOM (por "Higher Order
Mode", es decir, modo de orden superior), de tipo SLA (por
"Super Large effective Area", es decir de muy grande
superficie efectiva) o una fibra de cristales fotónicos.
Por ejemplo, para una transmisión a 160 Gbit/s
de impulsos 10 cuya amplitud temporal a media altura es de 2 ps, se
selecciona, para el módulo de ensanchamiento 14, una fibra óptica de
dispersión acumulada de 5,4 ps/nm para un factor de ensanchamiento
de 2, de 8,09 ps/nm para un factor de ensanchamiento de 3, de 12,2
ps/nm para un factor de ensanchamiento de 4, de 15,4 ps/nm para un
factor de ensanchamiento de 5 ó también de 31,2 ps/nm para un
factor de ensanchamiento de 10, dependiendo del resultado deseado.
Estos cálculos son conocidos por el experto en la materia y no
serán detallados de nuevo.
El módulo 14 de ensanchamiento lineal de
impulsos está dispuesto entre el transmisor de impulsos 10 y la
fibra de línea 12.
En forma regular, por ejemplo cada 100 km, la
fibra de línea es interrumpida y un módulo de amplificación 16 es
insertado en esta fibra de línea 12. Este módulo de amplificación 16
comprende de forma clásica, a la entrada y a la salida, dos
amplificadores 18, entre los cuales es insertado un módulo 20 de
compensación de la dispersión del mismo tipo que el módulo de
ensanchamiento 14.
Al igual que el módulo de ensanchamiento 14, el
módulo 20 de compensación de la dispersión comprende un medio de
propagación dispersivo y lineal. También puede incluir una fibra
óptica tipo HOM, de tipo SLA o de cristales fotónicos.
El hecho de que una señal sufra un
ensanchamiento temporal o por el contrario, una concentración
temporal en un medio dispersivo depende de las propiedades de la
señal en la entrada de ese medio y de las propiedades del medio
anteriormente atravesado, específicamente del signo de su
coeficiente de dispersión. La selección de los parámetros de cada
medio de propagación, ya sea en la fibra de línea 12, en el módulo
de ensanchamiento 14 lineal de impulsos, o en el módulo 20 de
compensación de la dispersión, que tiene el efecto del
ensanchamiento o la concentración temporal de la señal transmitida,
es conocido por el experto en la materia y no será detallado a
continuación.
La marcha general de un impulso 30 emitido por
el emisor 10 es representado en la figura 2, en diversos lugares
del dispositivo de transmisión.
En A, es decir, a la salida del emisor 10, el
impulso 30 tiene una potencia de cresta P_{c} superior a un
umbral predeterminado. Este umbral S corresponde a una potencia de
la señal más allá de la cual esa señal es susceptible de sufrir
distorsiones no lineales cuando se propaga a través de la fibra de
línea 12. Cabe señalar también que a la salida del emisor 10, el
impulso 30 tiene una amplitud temporal a media altura \Delta\tau
baja.
Con el fin de evitar las distorsiones no
lineales, el impulso 30 se propaga primero en el módulo de
ensanchamiento lineal de impulsos 14 a la salida del cual, en el
punto B, la potencia de cresta P_{c} ha disminuido para
encontrarse por debajo del umbral S. A cambio de ello, el impulso 30
es temporalmente ensanchado, es decir que el valor de
\Delta\tau aumentó entre A y B.
La potencia de impulso es siempre inferior a S,
esta puede propagarse a través de la fibra de línea 12 sin sufrir
distorsión no lineal.
Seguidamente, en C, el impulso 30 habiendose
atenuado durante su propagación en la fibra de línea 12, su potencia
de cresta P_{c} alcanza, por ejemplo después de 100 km, un valor
que requiere una amplificación de la señal.
En el módulo de amplificación 16, el impulso 30
atraviesa primero el primer amplificador 18, lo que tiene como
efecto aumentar su potencia de cresta P_{c}. Sin embargo, la
amplitud del impulso \Delta\tau no es modificada.
Luego, el impulso se propaga en el módulo de
compensación de la dispersión 20, para alcanzar a la salida de este
módulo, es decir en el punto E, un valor de potencia de cresta aún
superior pero por debajo del umbral S, con una amplitud
\Delta\tau llevada a su valor B.
A continuación, el impulso 30 atraviesa el
segundo amplificador 18, de manera que en F el mismo retome la misma
forma que en B.
A continuación, en los puntos G, H, I, J, el
impulso 30 tiene de nuevo la misma forma que en los puntos C, D, E y
F.
El diagrama de la figura 3 representa la
evolución de la amplitud temporal del impulso 30 durante su
propagación en el dispositivo de transmisión óptica.
Entre A y B, en el módulo 14 de ensanchamiento
lineal de impulsos, el impulso es ensanchado, de manera que su
potencia de cresta sea inferior al umbral S. Entonces, entre B y C,
en la fibra de línea 12, el impulso continúa ensanchándose
gradualmente y sufre igualmente una atenuación.
Entre C y F, el impulso es por un lado
amplificado por los dos amplificadores 18 y por el otro enderezado
por el módulo 20 de compensación de la dispersión, lo que tiene por
efecto restablecer a la amplitud \Delta\tau temporal, el valor
que tenía en B.
A continuación, entre F y G, el impulso sufre
las mismas transformaciones (ensanchamiento y atenuación) que entre
B y C, en la fibra de línea 12. Por último, entre G y J, la señal
sufre el mismo enderezamiento entre C y F.
El dispositivo de transmisión óptica comprende
módulos de amplificación 16 dispuestos regularmente por ejemplo
cada 100 km, la señal que representa la evolución de la anchura
temporal de impulsos a lo largo de este dispositivo es una señal
periódica de períodos (B, F).
Es evidente que un dispositivo de transmisión de
acuerdo a la invención y el procedimiento de transmisión
correspondiente, permiten la transmisión, sin distorsión no lineal
de impulsos, incluso a muy alta velocidad, y específicamente a
velocidades que pueden alcanzar o superar 160 Gbit/s.
De forma más general, incluso a velocidades
inferiores, es decir por ejemplo de 40 Gbit/s, este dispositivo
está especialmente bien adaptado para la transmisión óptica.
Claims (8)
1. Dispositivo de transmisión de una señal a
través de una red óptica de transmisión de datos, que comprende un
emisor de impulsos (10) y al menos una fibra de línea (12) para la
transmisión de al menos un impulso (30) en esta fibra de línea, el
dispositivo comprendiendo un módulo (14) de ensanchamiento de
impulsos comprendiendo un medio de propagación dispersivo cuya
dispersión cromática acumulada es suficientemente elevada para
reducir la potencia de cresta (P_{c}) del impulso por debajo de
un umbral (S) predeterminado, umbral por encima del cual una señal
es susceptible de sufrir distorsiones no lineales en la fibra de
línea, este módulo de ensanchamiento (14) estando dispuesto entre
el emisor (10) y la fibra (12), caracterizado porque el medio
de propagación del módulo de ensanchamiento de impulsos es
lineal.
2. Dispositivo de transmisión según la
reivindicación 1, caracterizado porque el módulo de
ensanchamiento (14) comprende una fibra de tipo HOM, SLA, o de
cristales fotónicos.
3. Dispositivo de transmisión según la
reivindicación 1 o 2, caracterizado porque comprende una
pluralidad de módulos de amplificación (16), dispuestos
regularmente a lo largo de la fibra de línea (12), comprendiendo
cada uno un módulo (20) de compensación de la dispersión que
comprende un medio de propagación dispersivo y lineal.
4. Dispositivo de transmisión según la
reivindicación 3, caracterizado porque el módulo (20) de
compensación de la dispersión comprende una fibra de tipo HOM, SLA,
o de cristales fotónicos.
5. Dispositivo según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 4, apto para ser usado en una red óptica de
velocidad al menos igual a 160 Gbit/s.
6. Procedimiento de transmisión de una señal a
través de una red óptica de transmisión de datos se comprende las
etapas que consisten en emitir al menos un impulso (30) y transmitir
este impulso a través de una red óptica de transmisión de datos,
comprendiendo al menos una fibra de línea (12), el procedimiento
comprendiendo además, antes de transmitir el impulso en la fibra de
línea, una etapa que consiste en transmitir el impulso en un medio
(14) de propagación dispersivo cuya dispersión cromática acumulada
es lo suficientemente elevada para reducir la potencia (P_{c}) de
cresta del impulso por debajo de un umbral (S) predeterminado,
umbral por encima del cual una señal es susceptible de sufrir
distorsiones no lineales en la fibra línea, caracterizado
porque el medio de propagación del módulo de ensanchamiento de
impulsos es lineal.
7. Procedimiento de transmisión según la
reivindicación 6, caracterizado porque, el impulso
transmitido es amplificado por módulos de amplificación (16)
dispuestos regularmente a lo largo de la fibra de línea, se
transmite el impulso, en estos módulos de amplificación, en un medio
de propagación dispersivo y lineal para compensar la dispersión
sufrida por el impulso en la fibra de línea.
8. Procedimiento según la reivindicación 6 ó 7,
en el cual la velocidad de transmisión de la red óptica es al menos
igual a 160 Gbit/s.
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