ES2390035A1 - Método y sistema de medida de relación señal a ruido óptica. - Google Patents

Abstract

Método y sistema de medida de relación señal a ruido óptica que comprende: medios de dispersión de polarización (102), medios de análisis de polarización (103), medios de análisis espectral (104) y medios de computación, y que permite aumentar la velocidad y estabilidad de la medida al simplificar la búsqueda de la polarización del elemento polarizador (103) con la cual se elimina la componente de señal y se mantiene el ruido.

Description

MÉTODO Y SISTEMA DE MEDIDA DE RELACIÓN SEÑAL A RUIDO ÓPTICA

5

CAMPO DE LA INVENCIÓN

10

La presente invención se aplica al campo de las redes ópticas de comunicaciones, y más específicamente, a la monitorización de la relación señal a ruido óptica en dichas redes. ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

15 2 o 2 5

En la actualidad, la implementación en las redes de comunicaciones de tecnologías todo ópticas y la aplicación de formatos de modulación complejos que hacen uso explícito de la fase y la polarización ópticas permiten tasas de transmisión cada vez más elevadas. Además, la introducción de la conmutación óptica permite topologías configurables dinámicamente que incrementan la flexibilidad y la transparencia de las redes ópticas. En este entorno de redes ópticas dinámicas, es necesario disponer de herramientas para la monitorización inteligente del estado físico de la red y de la calidad de las señales, el diagnóstico y reparación autónomos de la red, la asignación dinámica de recursos y el re-direccionamiento del tráfico. Tradicionalmente, la monitorización en estas redes se reduce fundamentalmente a una mera gestión de alarmas, pero cada vez resulta más necesario poder dar a la red la capacidad para aislar la causa específica de un problema y su localización.

3 o

El papel de esta monitorización es fundamental para mantener la calidad del servicio a tasas cada vez mayores. A tasas de 40Gb/s los canales de datos soportan un apreciable deterioro debido al impacto de la dispersión cromática, la dispersión del modo de polarización (PMD, del inglés "Polarization Mode Dispersion"), o los efectos no lineales, por ejemplo. Estas tasas de bit elevadas, unidas a menores espaciados entre canales ópticos, elevadas distancias de

transmisión y la presencia de componentes complejos para la conmutación

óptica o la compensación de dispersión elevan la sensibilidad de los canales de

datos a elementos básicos como la temperatura, el envejecimiento de los

componentes o las labores de mantenimiento en planta.

5

Las labores de gestión y mantenimiento de las redes ópticas existentes

actualmente implican importantes gastos de tiempo y personal. La introducción

de nuevos nodos, o la actualización de enlaces ya existentes requieren de tareas

intensivas de caracterización, medida y ajuste. Este escenario no es escalable a

1 o

las redes de nueva generación, caracterizadas precisamente por sus

capacidades dinámicas. El uso generalizado de nodos ópticos reconfigurables

con capacidad de inserción y extracción (ROADM, del inglés "Reconfigurable

optical add-drop multiplexer''), requiere de una gestión autónoma e inteligente de

la red que diagnostique automáticamente la evolución de los parámetros físicos y

15

proceda a interpretarla, re-direccionando el tráfico y asignando dinámicamente

los recursos disponibles (canales de longitud de onda, ganancias en los

amplificadores ópticos, sistemas de ecualización, sistemas de codificación de

datos, sistemas para la determinación de rutas, ancho de banda de canal, etc.).

20

El hecho de no requerir una detección e interpretación de los diversos

canales de datos que circulan por una red para tener información de la eficiencia

de la transmisión y tomar decisiones en tiempo real de forma autónoma,

contribuye enormemente a la transparencia de las redes ópticas, y a permitir que

aplicaciones diversas, con distintos requerimientos de calidad o tasa de bits, y

2 5

haciendo uso de diversos formatos de modulación compartan el mismo medio

físico de transmisión. Es por ello que las medidas de parámetros físicos de una

red se impone poco a poco como solución para la monitorización de las

prestaciones de las redes. La medida más habitual de este tipo es la

denominada indistintamente cociente señal-ruido óptico o relación señal a ruido

3 o

óptica (OSNR, "Optical Signal to Noise Ratio"). Este cociente establece la

relación de magnitud entre el nivel de señal en un canal óptico y la intensidad de

ruido óptico que queda incluida en el ancho de banda de dicho canal. El OSNR

de un canal está directamente relacionado con la capacidad de reconocimiento

de la información una vez detectada, lo que se mide habitualmente a través de la

probabilidad de error de bit (BER, del inglés "Bit Error Rate") y que constituye la

medida de calidad de los sistemas más generalizada en la actualidad. Se asume

5

que el ruido óptico que se introduce en los canales de comunicaciones proviene

fundamentalmente de sucesivas amplificaciones de las emisiones espontáneas

(ASE, del inglés "Amplified Spontaneous Emision") en los amplificadores ópticos,

habituales en las redes de larga distancia.

10

Los primeros métodos de medida de OSNR utilizaban técnicas de

interpolación para estimar el nivel de emisión espontánea amplificada (ruido

ASE) en un canal óptico de señal a partir del nivel de dicho ruido ASE en otras

bandas, en particular en la zona de espectro entre bandas donde no hay

contribución espectral de señal. En sistemas de multiplexación densa en longitud

15

de onda (DWDM, del inglés "Dense wavelength Division Multiplexing"), con tasas

de transmisión elevadas en comparación con la separación entre canales

ópticos, no es posible aplicar dichas técnicas de interpolación del ruido ASE: En

primer lugar, los diversos canales pueden recorrer distintas trayectorias en la red,

y atravesar distintos amplificadores ópticos, por lo que el nivel de ruido ASE

2 o

puede variar de unos canales a otros. En segundo lugar, la señal óptica ha

podido atravesar distintos filtros ópticos pasa-banda que reducen

sustancialmente el fondo de ruido en las zonas del espectro entre canales

ópticos. Esta dificultad ha sido superada a través de varios métodos de medida

de OSNR bajo la denominación de métodos de medida de ONSR dentro de

2 5

banda (en inglés, "in-band"), en los cuales se discrimina la contribución óptica de

señal y ruido ópticos dentro de la zona de espectro ocupada por señal, es decir,

dentro de cada uno de los canales ópticos del sistema.

Hay un subgrupo importante de técnicas de medida de OSNR dentro de

3 o

banda que utiliza el comportamiento diferencial en polarización del ruido y la

señal ópticos como herramienta de separación de las contribuciones concretas

de dicho ruido y señal ópticos de cara a evaluar el cociente OSNR. Estas

técnicas se han impuesto comercialmente por la sencillez de implantación, y por

el carácter todo-óptico de la medida frente a otras que necesitan realizar una

detección óptica de la señal, o incluso una decodificación, lo que las hace muy

sensibles al tipo concreto de formato de modulación empleado en la codificación

5

de la información.

Las técnicas de medida de OSNR dentro de banda por discriminación en

polarización de señal y ruido óptico asumen un carácter fundamentalmente

despolarizado del ruido ASE frente a un carácter polarizado de señal, y se

1 o

pueden agrupar en dos modalidades, en función del método de discriminación

de la polarización utilizado:

-Métodos de anulación (o extinción) de polarización, como el presentado

por US 2001/052981 A1. Estos métodos utilizan elementos de control de

15

polarización seguidos de un polarizador para anular la componente de

señal y dejar sólo el ruido ASE.

-Método de divisor de polarización, como el presentado por US

2008/124076 A 1 . En estos casos, se separa la entrada óptica, que

previamente atraviesa un sistema controlador de la polarización, en dos

2 o

polarizaciones ortogonales. Controlando la polarización de entrada se

puede variar la proporción de señal que queda a un lado y otro del divisor

de polarización, mientras que se asume que el ruido siempre se divide al

50%.

25

La medida de OSNR dentro de banda, utilizando las técnicas

convencionales basadas en análisis de polarización, se encuentra con varias

dificultades. Existen efectos, fundamentalmente de dispersión del modo de

polarización (PMD), que introducen una diversificación del estado de polarización

entre zonas adyacentes del espectro óptico de la señal bajo análisis. Las

3 o

técnicas anteriores (tanto métodos de anulación de polarización ciomo de

separación de polarizaciones), requieren de análisis espectrales mediante

analizadores de espectro óptico (OSA, del inglés "Optical Spectrum Amplifier"), y

pueden introducir errores importantes en la estimación del valor de OSNR

cuando las variaciones de polarización son notables dentro de la resolución

espectral del filtro del OSA. Esta problemática empieza a ser limitante en redes

de larga distancia, con tasas de 40Gbit/s en adelante, y está asociada de forma

5

inherente a la falta de suficiente resolución espectral en el análisis espectral

mediante OSA convencional.

Son conocidas diversas técnicas que introducen mejoras en las medidas

de OSNR descritas. EP 1 ,432,150 A2, US 2003/219250 A 1 y WO 03/087741 A 1

1 o

introducen filtros espectrales estrechos para reducir la zona espectral sobre la

que se aplica de hecho la anulación o la separación de polarización; WO

2005/025095 A 1 incluye un sistema compensador de PMD previo al análisis; y

US 2005/094130 A 1 presenta un sistema en el que se incluye un control activo

de la polarización de entrada para alinear los ejes del divisor de polarización con

15

los estados principales de polarización.

Alternativamente, US 7,149,407 B1 intenta paliar la influencia de

determinados efectos dispersivos sobre el estado de polarización de diversas

componentes espectrales de la señal bajo test (SUT, del inglés "Signal under

2 o

Test"). Es el denominado heterodinaje de componentes ortogonales. Según esta

técnica, la SUT se divide mediante un acoplador 50/50. Cada rama se pasa por

un filtro estrecho, para seleccionar dos componentes espectrales separadas una

frecuencia óptica Llf. Los filtros son suficientemente estrechos como para

asegurar que cada componente espectral tiene una polarización definida. Una de

2 5

las componentes pasa por un controlador de polarización. Las dos componentes

espectrales se heterodinan en un detector y la señal detectada se pasa por un

filtro eléctrico paso-banda centrado en Llf. El controlador de polarización se barre

para encontrar una situación de ortogonalidad de polarización entre las dos

componentes espectrales analizadas. En dicha situación no existe contribución

3 o

de señal eléctrica a Llf, lo que permite aislar la contribución del ruido.

Otro aspecto a considerar en relación a estos métodos de medida del

OSNR es la fuerte degradación de la condición de extinción que puede darse

durante el tiempo de medida debido a fluctuaciones en la polarización de la

señal. Frente a esta situación, US 2009/316153 A 1 propone introducir sistemas

5

que transforman la polarización de la SUT de forma aleatoria o pseudoaleatoria

(en inglés, "polarization scrambling") a lo largo del tiempo antes del controlador

de polarización, tras lo cual se obtienen diferentes medidas de potencia

(mediante un fotodetector) para distintos estados de polarización, utilizando la

máxima y la mínima de dichas medidas para el cálculo de la OSNR.

10

Finalmente, WO 2008/122123 A 1 consigue eliminar el elemento activo de

control de polarización, a costa de un tratamiento exhaustivo de la información

espectral obtenida. En este caso, se combinan dos técnicas descritas

nominalmente como discriminación pasiva inducida por polarización (PPID, del

15

inglés "Passive Polarization-lnduced Discrimination Approach") y discriminación

por resolución de ancho de banda diferencial (DRBD, del inglés "Differential

Resolution Bandwidth Discrimination Approach"). El procedimiento basado en la

PPID consiste en dividir la SUT, sin previo control de su polarización, en dos

señales, que pasan por sendos analizadores de polarización y se representan

2 o

espectralmente. La contribución del ruido en los dos espectros es la misma, ya

que dicho ruido al ser despolarizado es insensible a la orientación del analizador.

Sin embargo, la contribución de señal en los dos espectros es diferente, si las

orientaciones de los analizadores son diferentes. De la comparación de cómo

mínimo dos espectros se puede discriminar la contribución del ruido respecto de

2 5

la de señal. La técnica derivada de la DRBD se fundamenta en las diferencias

espectrales entre ruido y señal ópticos, en particular, en el comportamiento

fundamentalmente plano del espectro del ruido frente a la fuerte dependencia

espectral del espectro de la señal. Esta técnica extrae la información de la

comparación de dos espectros obtenidos en un OSA usando diferentes rejillas

3 o

de integración.

No obstante, todos los métodos de medida de OSNR anteriores sufren de

diseños complejos en los que la gestión de la polarización previa al proceso de

extinción o división de la misma genera inestabilidad, elevadas cargas

computacionales, o tiempos lentos de medida debido a la necesidad de optimizar

5

dinámicamente dicha gestión de polarización. Los métodos anteriores requieren,

por uno u otro motivo, de una manipulación de la polarización de la señal de

entrada que exige gestionar dos grados de libertad en el control de dicha

polarización. Estos dos grados de libertad pueden verse como una rotación

genérica a lo largo de la superficie de la esfera de Poincaré, que puede

1 o

descomponerse en dos rotaciones consecutivas en torno a dos ejes distintos

de dicha esfera. En los métodos de extinción de la polarización esta condición

es necesaria para asegurar en primer lugar la linealización de la polarización

de la señal de entrada, y en segundo lugar la ortogonalidad frente al analizador

que permite obtener una extinción total de la señal. En los métodos de división

15

de polarización, por otra parte, es necesario recorrer suficientes estados de

polarización (distribuidos por toda la superficie de la esfera de Poincaré) a la

entrada como para garantizar la adecuada estimación de las contribuciones

diferenciales de señal y ruido óptico en función de los espectros en la salida de

cada rama del divisor de polarización. Esto implica por un lado la necesidad de

2 o

un control activo de la polarización de entrada y por otro lado, la

implementación de una gestión eficiente de dicha polarización con importantes

restricciones de estabilidad y tiempo de respuesta. Sigue existiendo por tanto

en el estado de la técnica la necesidad de una técnica de medida del OSNR

rápida y estable que pueda ser aplicada en redes ópticas con multiplexación

2 5

densa en longitud de onda.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

La presente invención soluciona los problemas anteriormente descritos

30

mediante un método y sistema de medida de OSNR que permite reducir el

tiempo de medida y la complejidad del sistema, al eliminar la necesidad de un

control de polarización previo a la etapa de discriminación del ruido y señal

ópticos y utilizar exclusivamente elementos pasivos para el análisis de

polarización.

En un primer aspecto de la invención se presenta un sistema de medida

5

de OSNR que permite monitorizar canales ópticos de una señal de entrada,

también denominada señal bajo test (SUT), incluso en redes DWDM. El

sistema comprende:

-Medios de dispersión de polarización, configurados para inducir PMD a la

1 o

SUT. Dicha PMD inducida es típicamente mucho mayor que la PMD generada

por la red de fibra óptica. Como resultado de dicha PMD inducida, un cierto

número de frecuencias ópticas de la señal de datos pasan a tener una

polarización lineal, independientemente de su polarización original. El número

de dichas frecuencias depende de la magnitud de la PMD inducida. Por las

15

características de polarización y coherencia temporal de la señal de datos y del

ruido ASE comprendidos en la SUT, la potencia óptica en dichas frecuencias

con polarización lineal es suma de una componente asociada a señal de datos,

con polarización lineal, y otra asociada a ruido óptico, fundamentalmente

despolarizado. Preferentemente, los medios de dispersión de polarización

2 o

comprenden o bien una fibra óptica con elevada birrefringencia, o bien un

subsistema en el que un divisor separa dos polarizaciones ortogonales de la

señal en dos ramas, cada una de las cuales sufre un retraso temporal distinto

antes de volver a unirse en una misma señal.

2 5

-Medios de análisis de polarización, cuya respuesta depende de una

polarización ajustable, permitiendo así localizar la polarización lineal que anula

la potencia de la señal de datos a ciertas frecuencias, preferentemente

mediante un algoritmo iterativo. En una opción preferente, dichos medios de

análisis de polarización comprenden un polarizador lineal cuya polarización

3 o

puede ser rotada.

-Medios de análisis espectral, adaptados para capturar al menos una traza del espectro óptico de la SUT (estando dicha SUT afectada por los medios de análisis de polarización).

5 1 o

-Medios de computación, adaptados para determinar la potencia de ruido ASE de la SUT a partir de la traza del espectro óptico, preferentemente estimando la potencia de ruido como un mínimo en potencia de dicha traza. Nótese que sobre este concepto básico pueden aplicarse diversos métodos de tratamiento de señal como promediado, filtrado, interpolación, etc, sin salir del objeto de la invención tal y como ha sido reivindicada.

15

En una opción preferente, el sistema comprende un analizador de espectros ópticos basado en efecto brillouin, cuya dependencia con la polarización de entrada permite integrar en dicho analizador de espectros los medios de análisis de polarización y los medios de análisis espectral.

En un segundo aspecto de la invención, medida de OSNR que comprende:

se presenta un método de

2 o

-Inducir PMD en la SUT, preferentemente mediante fibra óptica con alta birrefringencia o separando dos polarizaciones ortogonales de la SUT y aplicando distinto desfase temporal a cada una de ellas.

2 5 3 o

-Analizar la polarización de la SUT (una vez inducida la PMD) y medir un espectro óptico de potencia de dicha SUT (estando dicha SUT afectada por los medios de análisis de polarización). Como resultado, se obtiene una traza del espectro óptico dependiente de la polarización utilizada en el análisis, siendo dicha polarización de análisis ajustable. En una opción preferente, los pasos de analizar la polarización y medir el espectro óptico se integran en un analizador de espectros ópticos basado en brillouin. En otra opción prefrente, el paso de analizar la polarización de la SUT se realiza mediante un polarizador lineal rotable, siendo dicho polarizador independiente del analizador de espectro

óptico.

5

-Determinar el nivel de ruido de ruido ASE de la SUT sobre el espectro óptico medido, preferentemente, asignando a dicho nivel de ruido la potencia de un mínimo de dicho espectro óptico (opcionalmente se puede depurar esta asignación mediante técnicas convencionales de tratamiento de señales como filtrado, promediado, interpolación, etc).

1 o 15

La presente invención permite por tanto realizar una medida rápida y estable del OSNR, incluso en canales estrechos y densamente modulados de una red óptica, eliminando la necesidad de medios activos de control de polarización previos a la etapa de análisis de polarización. Adicionalmente, la utilización de los mínimos del espectro óptico, medidos con un OSA de alta resolución como un OSA basado en efecto Brillouin permite aumentar la precisión y estabilidad de la medida.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS

2 o

Con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características del invento de acuerdo con un ejemplo preferente de realización práctica del mismo y para complementar esta descripción, se acompaña como parte integrante de la misma las siguientes figuras, cuyo carácter es ilustrativo y no limitativo:

25

La figura 1 a presenta un esquema del sistema de medida de la invención de acuerdo con una realización particular del mismo. Las figuras 1 b y 1 e presentan con más detalle medios de dispersión de la polarización comprendidos en dicho sistema.

3 o

La figura 2 describe en una esfera de Poincaré la evolución de la polarización de la SUT debida a la PMD inducida, y su efecto sobre el método de medida.

Las figuras 3a y 3b muestran sendos ejemplos de espectros ópticos de

alta resolución obtenidos tras el analizador de polarización.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN

5

En este texto, el término "comprende" y sus derivaciones (como

"comprendiendo", etc.) no deben entenderse en un sentido excluyente, es decir,

estos términos no deben interpretarse como excluyentes de la posibilidad de que

lo que se describe y define pueda incluir más elementos, etapas, etc.

10

La figura 1 a presenta un esquema de una realización preferida del

sistema de la invención, el cual implementa a su vez el método de la invención,

de acuerdo a una realización preferida del mismo, tal como se describe a

continuación. Una señal bajo test 101 entra en un sistema generador de PMD

15

102 (sustituyendo así al controlador de polarización que aparece en otros

métodos de medida de OSNR). Posteriormente la SUT 101 atraviesa un

analizador de polarización 1 03, que en una realización preferente consiste en un

polarizador lineal cuya polarización es ajustable, y finalmente se lleva a un

analizador de espectros ópticos de alta resolución 1 04.

20

La figura 1 b presenta una posible implementación del sistema generador

de PMD 102 mediante un carrete de fibra de alta birrefringencia 105 con una

longitud adaptada para introducir la necesaria variación de polarización a lo largo

del rango espectral de interés. En la figura 1 e, por otra parte, se presenta un

2 5

sistema generador de PMD 102 basado en un divisor de polarización 106 que

separa la SUT 101 en dos polarizaciones ortogonales, para más tarde agregarlas

de nuevo mediante otro divisor equivalente 107. Entre dichos divisores de

polarización 106 y 107 se introducen dos líneas de retraso temporal diferencial

108 y 1 09 que introducen la variación de polarización requerida a lo largo del

3 o

rango espectral de interés.

Una vez la SUT 101 atraviesa el sistema generador de PMD 102, el

analizador de polarización 1 03 permite discernir la contribución de la señal de

datos en la SUT 101 (polarizada linealmente a la llegada al analizador 1 03), y la

contribución de ruido (que llega despolarizada al analizador 1 03). El análisis de

5

polarización 1 03 más sencillo consiste en alinear un polarizador lineal de manera

que extinga completamente la polarización de la señal de datos, dejando sin

embargo un 50% de la contribución de ruido. Una vez extinguida la contribución

de la señal de datos en las frecuencias ópticas en las cuales llega al analizador

103 con polarización lineal, se realiza un análisis espectral de alta resolución

1 o

para evaluar el OSNR en dichas frecuencias.

El análisis de polarización y el análisis espectral pueden realizarse de

manera conjunta con un analizador de espectro óptico basado en el efecto de

Difusión Brillouin Estimulada (SBS, del inglés "Stimulated Brillouin Scattering").

15

En el caso del análisis espectral mediante un OSA basado en SBS, se utiliza un

haz intenso sintonizable en frecuencia que barre una zona de longitudes de onda

de interés y realiza la función de bombeo para el fenómeno SBS. El fenómeno

físico que genera el SBS se puede resumir como una interferencia óptica entre el

bombeo y una señal retrodifundida que genera, a través de electrostricción, una

2 o

red de difracción a lo largo de la fibra óptica. Esta red de difracción es en último

término la causante del fenómeno de retrodifusión del bombeo. Sólo la fracción

espectral de la SUT 1 01 que se encuentra dentro del perfil de ganancia Brillouin

(unos 1 O MHz) en un momento determinado del barrido frecuencial del bombeo

estimula la retrodifusión. Por lo tanto, el nivel de señal retrodifundida depende de

2 5

la cantidad de energía óptica de la SUT 1 01 dentro del perfil de ganancia

Brillouin y permite por lo tanto medir la distribución espectral de potencia óptica

de la SUT 101.

Desde un punto de vista de polarizaciones, la interferencia óptica es

3 o

totalmente selectiva en polarización: dos ondas de polarizaciones lineales

ortogonales no interfieren. En una fibra monomodo estándar de longitud

suficiente, la polarización de la señal y del bombeo pasa por todos los estados

de polarización, lo que lleva en definitiva a una situación promedio en la

interacción entre dicha señal y bombeo. Sin embargo la utilización de fibra de

polarización mantenida para la generación de SBS, permite ajustar la entrada de

la SUT 1 01 en la fibra de manera que una determinada polarización lineal de

5

entrada no contribuya a la retrodifusión, y por lo tanto al espectro de alta

resolución. En este caso, el SBS está actuando funcionalmente como un

polarizador.

En la figura 2 se representa sobre una esfera de Poincaré 200 el efecto

1 o

que el generador de PMD 102 descrito en la figura 1 tiene sobre la polarización

de la SUT 101. El plano ecuatorial de la esfera 200 representa el conjunto de

polarizaciones lineales. En este plano están resaltados dos ejes, un eje de

birrefringencia 201 definido por el sistema generador de PMD 102, y un eje de

análisis 204 definido por el analizador de polarización 103. El eje de

15

birrefringencia 201 definido por el generador de PM D 1 02 siempre se sitúa en el

plano ecuatorial de la esfera de Poincaré 200. El efecto de esta birrefringencia

sobre la polarización de la SUT 1 01 se describe en la esfera de Poincaré 200

como una precesión de dicha polarización de entrada 1 01 en torno al eje de

birrefringencia 201. El ángulo que precede la polarización de la señal de entrada

2 o

es dependiente de la longitud de onda de dicha señal. Para una señal modulada

a alta tasa de bit, la precesión en torno al eje de birrefringencia 201 revierte en

una diversificación de las polarizaciones de las diversas componentes

espectrales del espectro óptico de dicha señal modulada. Con un valor de

birrefringencia y longitud de fibra 1 05 suficientemente grande, o con un ajuste

2 5

adecuado de las líneas de retardo diferencial 1 08 y 1 09 es posible repartir dichas

componentes espectrales en torno a un círculo de polarizaciones 202, de

manera que entre los límites inferior y superior del espectro de la señal

modulada se realizan un número arbitrario de precesiones completas. Esto

quiere decir que existe una pluralidad de longitudes de onda en dicho rango

3 o

espectral de la SUT 101 para las que la polarización a la salida del generador de

PMD 102 es lineal. Esta situación se da, por ejemplo, en el punto 203 de la

esfera de Poincaré 200, donde se cruza el círculo de polarizaciones 202 descrito

por la SUT y el plano de polarizaciones lineales.

Es importante destacar que la existencia de este cruce por el plano de las

polarizaciones lineales está garantizada independientemente de la polarización

5

con la que llegue la SUT 101 al generador de PMD 102, y sin la necesidad de

ningún control previo de dicha polarización. Esto asegura la condición de

extinción en un conjunto arbitrariamente numeroso de longitudes de onda dentro

de banda con tal de alinear adecuadamente el analizador de polarización 1 03.

En particular, la posición de dicho analizador de polarización 1 03 debe definirse

1 o

según el eje de birrefringencia 204, ortogonal al estado de polarización 203. En

términos prácticos, y dado que el círculo de polarizaciones 202 presenta dos

cruces con el plano de las polarizaciones lineales, la condición de extinción se

encuentra siempre dentro de una rotación física de 45 o del analizador de

polarización 1 03.

15

Así pues, la función que realiza la PMD añadida a la SUT 101 es la

equivalente a un rotador de polarización variable en longitud de onda, lo cual

repercute en el procedimiento de medida reduciendo el número de grados de

libertad en el ajuste de dicha medida a un solo grado (en lugar de los dos grados

2 o

de los métodos convencionales). Dicha reducción supone en última instancia un

aumento de la velocidad, precisión y estabilidad de la medida del OSNR.

Es decir, tanto si se utiliza un controlador de polarización a la entrada,

como medios de aleatorización de la polarización (tal y como se indica en el

2 5

estado de la técnica), en último término se tienen dos grados de libertad a

controlar (lo que equivaldría a localizar una polarización en cualquier punto de la

esfera de Poincaré 200). La PMD añadida por la presente invención elimina uno

de estos grados de libertad, al reducir la casuística de polarizaciones al plano de

polarizaciones lineales, para un número finito de longitudes de onda. Por tanto el

3 o

único grado de libertad que es necesario ajustar es el que corresponde a la

actuación sobre el analizador de polarización 1 03 (por ejemplo la rotación de un

polarizador lineal, o la rotación de la SUT 101 a la entrada de un OSA basado en

SBS). Nótese que la longitud de onda concreta sobre la que se evalúa el OSNR

es irrelevante (dentro del intervalo frecuencial ocupado por la señal de datos),

por lo que dicha selección de longitud de onda no requiere de ningún ajuste

adicional.

5

Las figuras 3a y 3b muestran dos gráficas de ejemplo con capturas del

espectro de una SUT realizadas con un OSA basado en efecto Brillouin,

aplicando distintas anchuras de barrido. En concreto, la señal de datos de la

SUT está modulada a 40 GbiVs con un patrón aleatorio de bits. En el eje

1 o

horizontal se representan las frecuencias, en valores relativos a una frecuencia

central (193,7955 THz en la figura 3a y 193,7894 THz en la figura 3b), mientras

que en el eje vertical se representan las potencias ópticas (en dBm) de dichas

frecuencias. La curva de potencia 301 de la SUT corresponde a la medida del

OSA de alta resolución basado en SBS tras sufrir el efecto de los medios de

15

análisis de polarización. En ambas gráficas se observa que los mínimos de dicha

curva de potencia 301 coinciden con el perfil de ruido 302. Dicho perfil de ruido

302 corresponde con datos capturados en un canal que sufre las mismas

degradaciones que en el caso de la curva de potencia 301, pero sobre el que no

se ha multiplexado ninguna señal de datos, y que por tanto corresponde con la

2 o

contribución del ruido a la curva de potencia 301. Por lo tanto, se demuestra que

dicho perfil de ruido 302 (y en consecuencia la potencia total de ruido, utilizada

en última instancia en el cálculo de la OSNR) puede estimarse adecuadamente a

partir de los mínimos de la curva de potencia 301. Obviamente, la estimación de

una curva (en este caso el perfil de ruido), o de la integral de dicha curva

25

(potencia total de ruido) a partir de una serie de puntos, es un problema clásico

del tratamiento de señales sobre el que se pueden aplicar distintas técnicas de

filtrado, interpolación, repetición y promediado de trazas, etc.

Claims (6)

1. REIVINDICACIONES

   5

   1. Sistema de medida de relación señal a ruido óptica en al menos un canal óptico de una señal de entrada (1 01 ), comprendiendo dicho al menos un canal una pluralidad de frecuencias con una pluralidad de polarizaciones, caracterizado porque comprende:

   1 o 15

   -medios de dispersión de polarización (1 02), adaptados para dispersar las polarizaciones de la pluralidad de frecuencias del al menos un canal, generando un subconjunto de frecuencias con polarización lineal; -medios de análisis de polarización (1 03) adaptados para analizar dichas polarizaciones dispersadas, teniendo dichos medios de análisis de polarización (1 03) una respuesta dependiente de una polarización ajustable; -medios de análisis espectral (1 04), adaptados para medir un espectro de potencia óptica del al menos un canal; y -medios de computación, adaptados para determinar un nivel de ruido del al menos un canal a partir del espectro de potencia óptica.

   2 o

   2. Sistema según la reivindicación 1, caracterizado porque el nivel de ruido se determina como un mínimo del espectro de potencia óptica.

   2 5

   3. Sistema según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los medios de análisis espectral (1 04) están adaptados para realizar una pluralidad de medidas del espectro de potencia óptica, modificando la polarización lineal ajustable de los medios de análisis de polarización (1 03).

   3 o

   4. Sistema según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los medios de dispersión de polarización (1 02) comprenden una fibra óptica de alta birrefringencia (1 05).

2. 5. Sistema según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado

   porque los medios de dispersión de polarización (1 02) comprenden un divisor de

   polarización (1 06) adaptado para separar dos polarizaciones ortogonales y dos

   líneas (1 07, 1 08) con diferente retraso temporal, aplicándose cada una de dichas

   5

   líneas (1 07, 1 08) a una polarización ortogonal distinta.

3. 6. Sistema según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores,

   caracterizado porque los medios de análisis espectral (1 04) tienen una

   resolución espectral sustancialmente mayor que la anchura espectral del al

   1 o

   menos un canal.

4. 7. Sistema según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado

   porque los medios de análisis de polarización (1 03) comprenden un polarizador

   lineal con una polarización rotable.

   15

5. 8. Sistema según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado

   porque los medios de análisis de polarización (1 03) y los medios de análisis

   espectral (1 04) están comprendidos en un analizador de espectro óptico basado

   en efecto Brillouin.

   20

6. 9. Método de medida de relación señal a ruido óptica en al menos un canal

   óptico de una señal de entrada (1 01 ), comprendiendo dicho al menos un canal

   una pluralidad de frecuencias con una pluralidad de polarizaciones,

   caracterizado porque el método comprende:

   25

   -dispersar las polarizaciones de las frecuencias del al menos un canal,

   generando un subconjunto de frecuencias con polarización lineal;

   -analizar dichas polarizaciones dispersadas, mediante unos medios de análisis

   de polarización (1 03) cuya respuesta es dependiente de una polarización

   3 o

   ajustable;

   -medir un espectro de potencia óptica del al menos un canal; y

   -determinar un nivel de ruido del al menos un canal a partir del espectro de

   potencia óptica

   5 10

   1O. Método según la reivindicación 9, caracterizado porque el nivel de ruido se determina como al menos un mínimo del espectro de potencia óptica. 11. Método según una cualquiera de las reivindicaciones 9 a 1 O, caracterizado porque comprende repetir los pasos de analizar las polarizaciones dispersadas y de medir el espectro de potencia óptica modificando la polarización lineal ajustable de los medios de análisis. 12. Método según una cualquiera de las reivindicaciones 9 a 11, caracterizado porque el paso de dispersar las polarizaciones comprende transmitir la señal de entrada óptica a través de una fibra óptica de alta birrefringencia (1 05).

   15

   13. Método según una cualquiera de las reivindicaciones 9 a 11, caracterizado porque el paso de dispersar las polarizaciones comprende dividir la señal de entrada en dos polarizaciones ortogonales, y aplicar a cada una de dichas polarizaciones ortogonales un retraso temporal distinto.

   2 o

   14. Método según una cualquiera de las reivindicaciones 9 a 13, caracterizado porque los pasos de analizar las polarizaciones dispersadas y medir el espectro de potencia óptica se realizan mediante un analizador de espectro óptico basado en efecto Brillouin.

   2 5

   15. Método según una cualquiera de las reivindicaciones 9 a 13, caracterizado porque el paso de analizar las polarizaciones dispersadas se realiza mediante un polarizador lineal con una polarización rotable.