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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