ES2397024B1

ES2397024B1 - Método y sistema para la monitorización de capa física en redes ópticas pasivas

Info

Publication number: ES2397024B1
Application number: ES201130384A
Authority: ES
Inventors: Julio MONTALVO GARCÍA; Carlos MARÍN ARRIAZA
Original assignee: Telefonica SA
Current assignee: Telefonica SA
Priority date: 2011-03-18
Filing date: 2011-03-18
Publication date: 2014-07-23
Anticipated expiration: 2031-03-18
Also published as: BR112013023862A2; ES2397024R1; EP2686972A1; US20140072296A1; WO2012126738A1; ES2397024A2; CL2013002686A1; AR085429A1

Abstract

Método y sistema para la monitorización de capa física en redes ópticas pasivas.#El sistema comprende:#- una fuente (2) de luz que inyecta una señal luminosa de monitorización de longitud de onda variable en una entrada de una PON;# reflectores (8) ópticos previstos en diferentes puntos de dicha PON para recibir la señal luminosa de monitorización y reflejar de vuelta, cada uno, aquella parte de dicha señal luminosa de monitorización que tiene una longitud de onda específica e individualizada;#- medios (17) de detección de luz dispuestos para recibir dichas señales luminosas reflejadas; y#- medios de análisis conectados a dichos medios (17) de detección de luz y con acceso al conocimiento previo acerca de que longitud de onda específica refleja cada reflector (8), para determinar la ubicación de cada uno de los reflectores (8) ópticos en función del orden de llegada, en dichos medios (17) de detección de luz, de su respectiva señal reflejada.#El método está adaptado para usar el sistema para la monitorización de capa física en PON.

Description

MÉTODO Y SISTEMA PARA LA MONITORIZACIÓN DE CAPA FÍSICA EN REDES

ÓPTICAS PASIVAS

Campo de la técnica

La presente invención se refiere, en general, en un primer aspecto, a un método para la monitorización de capa física en redes ópticas pasivas (PON, Passive Optical Networks), que comprende emitir luz al interior de una PON y analizar la luz reflejada en respectivos reflectores ópticos previstos en diferentes puntos de la PON, y más particularmente a un método que permite discernir a qué reflector pertenece una señal de luz reflejada correspondiente basándose en su longitud de onda.

Un segundo aspecto de la invención se refiere a un sistema dispuesto para implementar el método del primer aspecto.

Estado de la técnica anterior

Actualmente, el despliegue de redes ópticas pasivas (PON) está teniendo lugar en todo el mundo, considerándose los sistemas PON (GPON [1], EPON [2]) y PON de próxima generación

(NGPON: lOG-GPON [3] y lOG-EPON [4]) corno una tecnología de red de acceso con vigencia en el futuro para soportar servicios de banda de próxima generación.

La topología física de los sistemas PON es una arquitectura basada en árbol de punto a rnultipunto (P2MP) de una fibra de un solo modo (SMF, single-mode fibre) que comienza con una fibra de alimentación desde la oficina central (CO, central office) en la que está instalado el equipo activo del operador. La fibra de alimentación se hace llegar entonces a los usuarios finales, dividiéndose en una o más etapas usando divisores de potencia óptica en la red exterior de fibra. Corno consecuencia de la división de potencia óptica, aparecen un gran número de ramas ópticas (de miles a millones) en la red exterior.

Esta situación representa un reto para los operadores que proporcionan acceso a usuarios de PON en cuanto al coste operacional y a la fiabilidad del servicio, ya que los problemas

o defectos que puedan aparecer en la capa física de la topología PON deben detectarse y repararse rápidamente.

Los métodos de prueba para obtener los parámetros de capa física principales (dispersión, atenuación de la potencia) en enlaces de fibra óptica de un solo modo de punto a punto (P2P) están bien establecidos [5], pero no son útiles para las topologías PON. Una supervisión eficaz y económica de P2MP de redes ópticas pasivas es una nueva cuestión que está adquiriendo más importancia a medida que aumenta el despliegue de las PON en todo el mundo, debido a que el número de ramas ópticas en la red exterior que dependen de un único puerto óptico en la CO puede ser muy alto (normalmente 64 o superior) del mismo modo que la atenuación de potencia (normalmente superior a 20 dB para una razón de división de 1:64 de la PON). La recomendación ITU-T L66

[6] establece las longitudes de onda de monitorización para sistemas de acceso en servicio, pero no aborda las limitaciones y los retos tecnológicos específicos en las redes PON.

La topología P2MP de las redes PON requiere sistemas de prueba y monitorización de capa física diseñados específicamente para abordar las necesidades especiales de las redes FTTx.

Durante la última década, se han propuesto y sometido a prueba diversas técnicas para monitorizar la capa física de sistemas PON. La más relevante de las técnicas propuestas se basa en las capacidades de mediciones de reflectometría óptica en el dominio de tiempo (OTDR, Optical Time Domain Reflectometry) desde la CO y usa reflectores ópticos en la red exterior de fibra [7].

El equipo de OTDR es un equipo activo de prueba y medición óptica usado para la caracterización reflectométrica de enlaces de fibra óptica. Lanza pulsos ópticos a una fibra óptica y recibe las reflexiones de dispersión de Rayleigh y Fresnel distribuidas que se produjeron durante la propagación de los pulsos luminosos, caracterizando así toda la longitud de la

fibra correlacionando las reflexiones con el momento de recepción.

En la siguiente sección se explican más detalladamente los problemas y las limitaciones tecnológicas asociados con las mediciones de OTDR.

Los proveedores de equipos de sistemas de acceso pueden obtener de manera remota la potencia óptica recibida por un equipo en las instalaciones del cliente (CPE, customer premises equipment) individual, y estos dispositivos pueden enviar una señal a la oficina central en el momento en el que se apagan de modo que no se active ninguna alarma cuando no se detecten en la red. Sin embargo, esta funcionalidad de supervisión es muy limitada, porque en el caso de que salte una alarma por un CPE, la causa de la alarma puede ser un fallo o bien en su correspondiente fibra óptica o bien dentro del dispositivo, y no puede obtenerse información de capa física.

Las mediciones de OTDR son una solución muy eficaz para obtener la caracterización física de un cable de fibra óptica de

punto: a punto (P2P), porque las reflexiones obtenidas desde el

cable: proporcionan información acerca de la localización y

atenuación: de conectores y empalmes, así corno la
atenuación

total.

Sin embargo, las topologías P2MP de las redes PON son un entorno muy diferente para estas mediciones, porque los divisores ópticos en la red exterior provocan una atenuación elevada de la señal de monitorización lanzada desde el equipo de OTDR y, lo más importante, las reflexiones retrodifundidas desde las diferentes ramas de fibra se superponen en el tiempo cuando llegan a la oficina central, siendo muy difícil o imposible identificar y discernir los problemas que se produjeron en una rama de fibra individual.

En la figura 1 se muestra una PON de 8 ramas construida con un divisor de potencia (PS, power splitter) 1:8, terminando cada fibra con conectores a diferentes distancias de la CO.

La figura 2 muestra los trazados de OTDR recibidos en la CO

a: medida que las reflexiones se acumulan desde la fibra 8 (i=8)

hasta la fibra: 1 (i=l) (7).

Puede: observarse cómo las pérdidas de división de la

división: de potencia parecen ser varios dB menores que las

pérdidas reales, debido a las potencias acumuladas procedentes de todas las ramas de fibra.

También se ha propuesto el uso de reflectores ópticos en el extremo de usuario de las ramas de fibra, estando relacionadas las reflexiones desde cada extremo de fibra con una distancia específica y por tanto asociadas a un usuario individual [ 8] . Sin embargo, en despliegues de PON masivos con alta penetración de servicio, y especialmente en las áreas urbanas de alta densidad, las distancias a las que los usuarios pueden conectarse a la PON pueden ser muy similares o idénticas, y así la identificación de la rama de fibra en la que se produce un problema puede ser difícil o no factible. Además, debido a la elevada atenuación de potencia de la PON en las secciones finales de la PON, los trazados de OTDR tienen mucho ruido y pueden no proporcionar información alguna sobre el problema en la red de fibra.

Otro enfoque destacable que puede evitar parcialmente estas limitaciones consiste en usar mediciones de OTDR basadas en Brillouin y desplegar ramas de fibra desplazadas en frecuencia de Brillouin asignadas individualmente en las últimas secciones de la PON conectadas a los usuarios finales [9]. Sin embargo, la madurez de la tecnología de OTDR de Brillouin es muy baja y el equipo no está disponible comercialmente en el mercado. Otro inconveniente relevante de este enfoque de desplazamiento de Brillouin es la necesidad de emplear diferentes fibras de un solo modo para cada rama de la PON, lo que aumenta enormemente el coste y la complejidad del despliegue de la PON.

El documento US 2009/0269053 Al [10] proporciona un método y un aparato para determinar un fallo de una unidad de red óptica (ONU, optical network unit) antes de que se produzca un

fallo del sistema PON, recopilando y analizando la información de monitorización tanto del terminal de línea óptica (OLT, optical line terminal) como de la ONU. Sin embargo, dicha propuesta no puede obtener información de capa física de la PON.

El documento US 6396575 B1 [11] da a conocer un sistema de prueba y medición para detectar y monitorizar fallos y pérdidas en redes ópticas pasivas, en el que los componentes dependientes de la polarización se instalan antes y después de las fibras de entrega en la PON. Los pulsos de OTDR con estados de polarización controlados, asociados con cada marcador de polarización, se usan corno base para distinguir las ramas entre sí. A parte de la necesidad de compensadores y controladores de polarización, dicha propuesta no soluciona el problema de la falta de calidad de señal de los trazados de OTDR tras una razón de división elevada en la PON.

Descripción de la invención

Es necesario ofrecer una alternativa al estado de la técnica que cubra los huecos encontrados en la misma, particularmente en relación con la falta de propuestas que verdaderamente permitan discernir entre las diferentes reflexiones procedentes de diferentes puntos de una PON de una manera económica y usando tecnología madura.

Con ese fin, la presente invención proporciona, en un primer aspecto, un método para la monitorización de capa física en redes ópticas pasivas, que comprende:

a) proporcionar reflectores ópticos en diferentes puntos de una red óptica pasiva, o PON; b) inyectar una señal 1urninosa de rnonitorización en una entrada de dicha PON para que circule por la misma;

e) reflejar de vuelta, dichos reflectores ópticos, al menos parte de dicha señal luminosa de monitorización, en forma de respectivas señales luminosas reflejadas;

d) recibir dichas respectivas señales luminosas reflejadas desde dichos reflectores ópticos; y

e) analizar dichas señales luminosas reflejadas recibidas

para realizar una monitorización de capa física de la PON. A diferencia de las propuestas conocidas, en el método de la invención, de una manera característica:

-dicha etapa a) comprende proporcionar dichos reflectores ópticos para reflejar, cada uno, una señal luminosa con una longitud de onda específica e individualizada;

-dicha etapa b) comprende variar la longitud de onda de dicha señal 1uminosa de monitorización en un intervalo específico que cubre las longitudes de onda individualizadas que dichos reflectores ópticos reflejan; y

-dicha etapa e) comprende determinar al menos la ubicación de cada uno de dichos reflectores ópticos en función del orden de llegada, en dicha entrada de la PON, de su respectiva señal reflejada, usando el conocimiento previo acerca de qué longitud de onda específica refleja cada reflector.

Para una realización preferida, el método comprende usar una fuente láser sintonizable para emitir dicha señal de luz láser en forma de una señal de onda continua.

Otras realizaciones del método del primer aspecto de la invención se describen según las reivindicaciones 2 a 11 adjuntas, y en una sección posterior relativa a la descripción detallada de varias realizaciones.

Un segundo aspecto de la invención se refiere a un sistema para la monitorización de capa física en redes ópticas pasivas, que comprende:

una fuente de luz dispuesta para inyectar una señal luminosa de monitorización en una entrada de una PON para que circule por la misma;

una pluralidad de reflectores ópticos previstos en diferentes puntos de dicha PON para recibir dicha señal luminosa de monitorización y reflejar de vuelta al menos parte de la misma, en forma de respectivas señales luminosas reflejadas;

-medios de detección de luz dispuestos para recibir dichas

respectivas señales luminosas reflejadas desde dichos reflectores ópticos; y

medios de análisis conectados a dichos medios de

detección: de luz para analizar dichas señales luminosas

refle jactas: recibidas para realizar una monitorización de capa

física de la PON.

En el sistema del segundo aspecto de la invención, a diferencia de los sistemas conocidos mencionados en la sección de Estado de la técnica anterior, y de una manera característica:

-dichos reflectores ópticos reflejan, cada uno, una señal luminosa con una longitud de onda específica e individualizada;

-dicha fuente de luz varía la longitud de onda de dicha señal luminosa de monitorización en un intervalo específico que cubre las longitudes de onda individualizadas que dichos reflectores ópticos reflejan;

dichos medios de detección de luz detectan señales luminosas de al menos dicho intervalo específico de longitudes de onda; y

-dichos medios de análisis tienen acceso al conocimiento previo acerca de qué longitud de onda específica refleja cada reflector, y determinan, usando dicho conocimiento previo, al menos la ubicación de cada uno de dichos reflectores ópticos en función del orden de llegada, en dichos medios de detección de luz, de su respectiva señal reflejada.

Según una realización preferida del sistema del segundo aspecto de la invención, dicha fuente de luz es una fuente láser sintonizable que emite dicha señal luminosa de monitorización en forma de una señal de luz láser de onda continua.

El sistema del segundo aspecto de la invención está adaptado para implementar el método del primer aspecto. Otras realizaciones del sistema del segundo aspecto de la invención se describen según las reivindicaciones 13 a 23

adjuntas, y en una sección posterior relativa a la descripción

detallada de varias realizaciones.

Breve descripción de los dibujos

Las ventajas y características previas y otras se entenderán de manera más completa a partir de la siguiente descripción detallada de realizaciones, con referencia a los dibujos adjuntos (algunos de los cuales ya se han descrito en la sección de Estado de la técnica anterior), que deben considerase de manera ilustrativa y no limitativa, en los que:

La figura 1 muestra una PON de 8 ramas construida con un divisor de potencia (PS) 1:8.

La figura 2 muestra los trazados de OTDR recibidos en la oficina central (CO) a medida que se acumulan las reflexiones desde la fibra 8 (i=8) hasta la fibra 1 (i=1) ( 7) .

La figura 3 muestra la planificación de longitudes de onda para sistemas PON.

La figura 4 ilustra la arquitectura del sistema de monitorización del segundo aspecto de la invención para una realización en la que se aplica a sólo una PON.

La figura 5 ilustra la desintonización de longitudes de onda de fuente láser sintonizable (TLS, tuneable laser source)

La figura 6 muestra la implementación del sistema de monitorización del segundo aspecto de la invención para una realización en la que se aplica a N PON diferentes usando un conmutador 18 óptico 1xN en la oficina central y compartiendo el equipo de la CO.

La figura 7 da a conocer la distribución temporal de la señal luminosa de monitorización usada para su aplicación

secuencial: a N PON, según la realización de la figura 6.

La: figura 8 muestra la arquitectura del sistema de

monitorización: del segundo aspecto de la invención para una

realización: similar a la de la figura 4, pero con una

instalación de: filtros reducida.

La figura 9 muestra el número de filtros requeridos para

ambas opciones de instalación, la de la figura 4 y la de la figura 8, para diferentes valores de división de los divisores de primer nivel y de segundo nivel y para una razón de división total de 1: 32.

La figura 10 muestra el número de filtros requeridos para ambas opciones de instalación, la de la figura 4 y la de la figura 8, para diferentes valores de división de los divisores de primer nivel y de segundo nivel y para una razón de división total de 1: 64.

La figura 11 muestra un esquema de las señales reflejadas recopiladas en el sistema de monitorización del segundo aspecto de la invención según una realización.

Descripción detallada de varias realizaciones

Tal corno se indicó anteriormente, la presente invención se refiere a un sistema y un método de medición centralizada para obtener de manera remota las pérdidas de potencia óptica de los componentes pasivos ópticos principales y los cables de fibra de una red de acceso PON con equipo de datos en servicio.

Esta invención es relevante en el campo de las redes de acceso óptico con topología de punto a rnultipunto (G-PON [1], 10G-GPON [3], E-PON [2], 10G-EPON [4]). Estos sistemas PON están desplegándose y considerándose para su despliegue futuro corno sistemas de acceso óptico con vigencia en el futuro para proporcionar servicios de banda ancha de próxima generación.

Para las realizaciones ilustradas, el sistema consiste en una fuente láser sintonizable (TLS) que suministra una señal óptica de onda continua a la red exterior de fibra y un conjunto de reflectores instalados en la red exterior de fibra (véase la figura 4). La longitud de onda de la fuente óptica abarca periódicamente las bandas ópticas de los reflectores, al tiempo que mantiene la potencia del láser constante. La potencia del láser también puede bajarse en intervalos específicos del periodo de barrido si se realiza transmisión de datos entre

cualquiera de las bandas ópticas de monitorización de los

reflectores, evitando así la interferencia.

Las longitudes de onda de monitorización de los reflectores pueden situarse en una sola banda o en múltiples bandas, siempre que no interfieran con las longitudes de onda de comunicación de datos (véase la figura 3) La región de pico de agua y la banda de mantenimiento están disponibles para el fin de esta invención. Dado que la superposición de vídeo (1550-1560 nrn) es opcional, en algunos casos su ancho de banda también está disponible para la monitorización de PON.

Los reflectores ópticos pueden ser rejillas de Bragg de

fibra: (FBG, fibre Bragg gratings) o filtros de película delgada

(TFF,: thin film filters) reflectantes, que son componentes

pasivos: de dos puertos con longitudes de onda centrales

específicas: y diferentes dentro de la banda de monitorización, y

pueden instalarse directamente en la red exterior de la PON corno elementos en línea. Son transparentes a los protocolos empleados en las señales de datos.

Las rejillas de Bragg de fibra son filtros ópticos de fibra pasivos de dos puertos fabricados mediante la modulación del índice de refracción del núcleo de fibra óptica a lo largo de una cierta longitud. Diseñando el periodo y el perfil de modulación del índice del núcleo longitudinal, pueden seleccionarse los espectros ópticos de banda de paso y reflejada de la luz incidente.

Los filtros de película delgada son filtros ópticos fabricados mediante la deposición de capas alternantes de recubrimientos ópticos con diferentes índices de refracción sobre un sustrato de vidrio. Controlando el espesor y el número de capas, la longitud de onda de la banda de paso del filtro puede sintonizase y hacerse tan ancha o estrecha corno se desee, al tiempo que se refleja el resto de la luz.

Las reflexiones desde las FBG o los TFF se reciben secuencialmente desde la red exterior a medida que la TLS se

sintoniza en el tiempo a sus longitudes de onda centrales correspondientes.

El sistema y el método concebidos permiten un análisis sencillo de las reflexiones relacionando el orden secuencial de las reflexiones de potencia y la base de datos de los elementos instalados en la red exterior.

La presente invención permite una caracterización completa de las redes PON en servicio en cuanto a las pérdidas de potencia de los divisores y los cables de fibra desde la oficina central hasta el equipo del usuario final.

Es una solución de bajo coste y eficaz que evita el uso de equipo caro tal corno reflectórnetros ópticos en el dominio de tiempo y analizadores de espectro óptico (OSA, optical spectrum analyzers) .

La figura 4 muestra la arquitectura esquemática de una PON con el sistema de monitorización propuesto, y la figura 5 muestra el barrido de longitud de onda de la TLS 2 desde el

valor A-0 de partida hasta el valor A-1 final, siendo A-O<A-1. El intervalo de longitud de onda entre A-0 y A-1 debe estar dentro de una banda disponible del sistema PON. La figura 6 muestra la implementación del sistema de monitorización para N PON diferentes (PON1 a PONN) usando un conmutador 18 óptico 1xN en la oficina central y compartiendo el equipo de la CO.

La unidad 1 de control y procesamiento ordena a la TLS 2 que haga su barrido periódico de longitudes de onda en un intervalo de tiempo [T1i-T0i] para PONi (i=l...N) desde A-0 hasta A-1, tal corno se muestra en la figura 7.

El conmutador óptico abre secuencialmente una trayectoria óptica transparente desde su entrada (conectada al circulador 5) hasta sus N salidas (conectadas a WDM 7) suministrando cada una de estas últimas la señal de monitorización desde la TLS hasta todas las PON. El tiempo de conmutación debe ser inferior al valor mínimo de TOi-T1i-1 (i=l...N) .

La señal óptica de onda continua emitida por la TLS se

amplifica opcionalmente, dependiendo del balance de potencia óptica del sistema de monitorización, mediante un amplificador 3 óptico y después se envía a un filtro 4 óptico que bloquea el ancho de banda óptico que puede reservarse para la banda de mejora o los canales de datos de la PON. La salida del filtro 4 se suministra a la PON a través de un circulador 5 óptico, el conmutador 18 óptico 1xN y un multiplexor-demultiplexor 7 WDM bidireccional.

La PON considerada se construye normalmente con una fibra 9 de alimentación (véase la figura 4) que conecta la OLT 6 con el divisor 10 de potencia de primer nivel (la razón de división es igual a 1:m), una sección de distribución con las fibras 11 que conectan el divisor 10 de primer nivel con el divisor 12 de segundo nivel (la razón de división es igual a 1: n) , y una sección de entrega que comprende las fibras 13 de entrega unidas

al equipos: 15 de usuario final (ONU/ONT).

Por: medio del método y el sistema de la invención, se

proporciona: un uso según la invención de la fuente 2 láser

sintonizable (TLS), fotodetectores (PD) 17 de banda ancha y FBG

o TFF 8 para analizar picos de potencia óptica reflejada que son consecutivos en el tiempo y calcular sus razones de potencia con el fin de calcular las pérdidas ópticas de los componentes y secciones principales de la red PON.

El detector de óptico a eléctrico de banda ancha usado no necesita tener elementos ópticos sintonizables en la oficina central.

Además, también se proporciona para algunas realizaciones un uso según la invención de rejillas de Bragg de fibra (FBG) o filtros 8 de película delgada (TFF) con empaquetado atérmico y diferentes longitudes de onda centrales para obtener atenuación de potencia en los divisores 10, 12 y cables 9, 11, 13 de fibra que forman la red exterior de fibra de una red PON.

Para no inducir la interferencia con las señales de datos en el equipo de usuario final (ONT/ONU), debe emplearse un

filtro 14 óptico antes o dentro del ONT/ONU, que bloquee la señal de monitorización dentro de la banda óptica ~0-~1 y permita que las señales aguas abajo y aguas arriba se propaguen entre la OLT y el ONT/ONU. Filtros 8 FBG o TFF en línea con diferentes longitudes de onda centrales están instalados tanto en la entrada corno en la salida de las fibras ópticas en las secciones de alimentación, distribución y entrega de la PON. La entrada de cada cable de fibra se refiere al extremo más próximo a la CO, mientras que su salida se refiere al extremo más próximo al ONT /ONU. Para un elevado número de puntos de monitorización están disponibles comercialmente reflectores ópticos con una separación de longitud de onda central de 50 GHz o inferior. Se consideran dos opciones principales para las instalaciones de componentes FBG o TFF, para dos realizaciones respectivas:

•: Instalación de filtros completa (véase la figura 4),

en: la que todos los filtros 8 reflectantes se instalan

tanto: en la entrada corno en la salida de todos los

cables: de fibra. En este caso, el número de filtros

requeridos: es igual a 2· [1+rn· (n+1)].

•: Instalación de filtros reducida (véase la figura 8) ,

en: la que sólo se instalan los dos filtros 8 de la

fibra: de alimentación y los filtros en la salida de

los: cables de fibra. En este caso el número de filtros

requeridos: es igual a 2+rn· (n+1).

El: número de filtros 8 requeridos para ambas opciones para

diferentes valores de división de los divisores de primer nivel y de segundo nivel y para una razón de división total de 1:32 y

1:64 se muestran en la figura 9 y la figura 10, respectivamente.

La señal óptica procedente de la TLS se divide en potencia hacia todas las fibras de entrega de la red, pero sólo se refleja por la FBG o el TFF con la longitud de onda central correspondiente al valor actual de la longitud de onda emitida por la TLS cada vez, proporcionando así información de la

potencia óptica que llega a la ubicación específica de la FBG o

el TFF.

Las señales reflejadas se amplifican a través de un amplificador 3 óptico y se recopilan en la oficina central, suministrándose después a un fotodetector (PD) 17 de banda ancha a través del circulador 5. Un ejemplo esquemático de las reflexiones desde la PON número "i" se muestra en la figura 11.

El procesamiento y el análisis de las señales eléctricas permiten obtener la información de la atenuación de potencia óptica que tiene lugar en cada fibra y componente individual de la red PON, obteniendo la relación entre los picos recibidos en el fotodetector 17 en la oficina central (véase la figura 11).

Se requiere conocer la ubicación de cada reflector y su longitud de onda central para conocer el punto de la red desde el que proceden las reflexiones, correspondiendo cada reflexión a un único punto en la red exterior y a una única longitud de onda dentro de la banda o bandas ópticas de monitorización. Seleccionando un tiempo de sintonización mínimo suficientemente bajo (T1i-T0i) para que la TLS cambie la longitud de onda

operativa entre A-0 y A-1, la identificación de cada reflexión puede realizarse en el dominio de tiempo, porque las reflexiones de longitud de onda inferior se reciben antes que las reflexiones de longitud de onda superior y cada par longitud de onda-ubicación puede obtenerse a partir del orden de la reflexión tras iniciarse la señal de TLS en el momento TOi con una longitud de onda A-0.

Ventajas de la invención: Esta invención es aplicable a topologías FTTx para sistemas

PON,: y permite la supervisión física de la red

independientemente: de los equipos de datos activos, reduciendo

los: gastos operacionales (OPEX) del operador de red.

La funcionalidad del sistema y método de monitorización propuestos permite a los operadores de telecomunicaciones detectar e identificar el divisor o el cable de fibra en el que

tiene lugar un problema de capa física en la red exterior de una

o varias redes PON:

•: Evitando las ambigüedades de las técnicas dadas a conocer anteriormente basadas en OTDR y FBG, que en algunos casos no puede discernir la rama de fibra en la que se ha producido un problema de capa física o si el problema está dentro del ONT/ONU.

•: Reduciendo el coste de receptores sintonizables en la oficina central, tales corno analizadores de espectro óptico, debido a la asociación entre la ubicación y el orden de reflexión recibido desde la red exterior.

La presente invención puede reducir el coste de funcionamiento y mantenimiento de las redes PON, caracterizando completa y rápidamente las pérdidas de inserción de los divisores y los cables de fibra en una topología de punto a rnultipunto de una red exterior de fibra desde la oficina central de una manera económica (reducción de los OPEX) .

La propuesta puede implementarse usando componentes ópticos y equipos comerciales disponibles a gran escala y los aspectos más innovadores de la invención son:

•: La asociación única entre el momento en el que se reciben las reflexiones desde la red exterior y la ubicación de la reflexión, sin necesidad de un receptor sintonizable.

•: El cálculo de las pérdidas de fibra y componentes usando la razón de potencia entre las reflexiones correspondientes a la salida y la entrada de un divisor óptico o cable de fibra.

El equipo y los dispositivos del sistema propuesto pueden compartirse entre diversas redes PON usando un conmutador óptico en la oficina central, sincronizado con la unidad de control y procesamiento.

Un experto en la técnica podría introducir cambios y modificaciones en las realizaciones descritas sin apartarse del

alcance de la invención tal corno se define en las reivindicaciones adjuntas.

SIGLAS lOG-EPON lOG-GPON co CPE EPON FBG FTTH FTTx GPON ITU-T

NGPON OLT ONT/ONU OPEX OSA OTDR PD PON P2MP P2P PS SMF TFF TLS WDM

EPON DE 10 gigabits

GPON DE 10 gigabits

Oficina central

Equipo en las instalaciones del cliente

Ethernet sobre PON

Rejilla de Bragg de fibra

Fibra hasta el hogar

Fibra hasta el edificio/hogar/nodo/acera

Gigabit sobre PON

Unión Internacional de Telecomunicaciones

Telecomunicaciones

PON de próxima generación

Terminación de línea óptica

Terminal de red óptica/Unidad de red óptica

Gastos operacionales

Analizador de espectro óptico

Reflectometría óptica en el dominio de tiempo

Fotodetector

Red óptica pasiva

Punto a multipunto

Punto a punto

Divisor de potencia

Fibra de un solo modo

Filtro de película delgada

Fuente láser sintonizable

Multiplexación por división de longitud de onda

BIBLIOGRAFÍA

l. Telecornrnunication Standardization Sector of ITU. ITU-T G.984. Gigabit-capable Passive Optical Networks (GPON). 2008.

2.: Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) . IEEE 802.3ah. Ethernet in the First Mile (EPON). 2004.

3.: Telecornrnunication Standardization Sector of ITU. ITU-T G.987. 10-Gigabit-capable passive optical networks (XG-PON). 2010.

4.: Institute of Electrical and Electronics Engineers. IEEE Std 802.3av. Physical layer specifications and rnanagernent pararneters for 10 Gb/s passive optical networks. 2009.

5.: Telecornrnunication Standardization Sector of ITU. Recornrnendation ITU-T G.650.3. Test rnethods for installed single-rnode optical fibre cable links. 2008.

6.: Recornrnendation ITU-T L66. Optical fibre cable rnaintenance criteria for in-service fibre testing in access networks. 2007.

7.: Monitoring technique for a hybrid PS/WDM-PON by using a tunable OTDR and FBGs. Arii, Masahito, Izurnita, Hisashi y Yarnauchi, Osarnu. s.l.: Measurernent Science and Technology, 2006, Vol. 17.

8.: RECENT DEVELOPMENTS IN FIBER OPTICS MAINTENANCE SYSTEM FOR ACCESS NETWORKS. Arii, Masahito, Izurnita, Hisashi y Yarnauchi, Osarnu. Vietnam: s. n., 2005. International Syrnposiurn on Electrical-Electronics Engineering (ISEE2005) .

9.: Design of Identification Fibers With Individually Assigned Brillouin Frequency Shifts for Monitoring Passive Optical Networks. Iida, Daisuke y otros. 5, s .l.: Journal of Lightwave Technology, 2007, Vol. 25.

10.: Yang, Sulin. Method and apparatus for detecting passive optical network failures, and passive optical network systern thereof. US 2009/0269053 Al.

11.: Holland, Williarn R. Test and rneasurernent systern for detecting and rnonitoring faul ts and losses in passive optical networks (PONs). US 6396575 Bl.

Claims

REIVINDICACIONE

REIVINDICACIONES

l. Método para la monitorización de capa física en redes ópticas pasivas, que comprende: a) proporcionar reflectores ópticos en diferentes puntos de una red óptica pasiva, o PON; b) inyectar una señal 1uminosa de monitorización en una entrada de dicha PON para que circule por la misma; e) reflejar de vuelta, dichos reflectores ópticos, al menos parte de dicha señal 1uminosa de monitorización, en forma de respectivas señales luminosas reflejadas; d) recibir dichas respectivas señales luminosas reflejadas desde dichos reflectores ópticos; y e) analizar dichas señales luminosas reflejadas recibidas para realizar una monitorización de capa física de la PON; estando el método caracterizado porque: -dicha etapa a) comprende proporcionar dichos reflectores ópticos para reflejar, cada uno, una señal luminosa con una longitud de onda específica e individualizada; -dicha etapa b) comprende variar la longitud de onda de dicha señal luminosa de monitorización en un intervalo específico que cubre las longitudes de onda individualizadas que dichos reflectores ópticos reflejan; y -dicha etapa e) comprende determinar al menos la ubicación de cada uno de dichos reflectores ópticos en función del orden de llegada, en dicha entrada de la PON, de su respectiva señal reflejada, usando el conocimiento previo acerca de qué longitud de onda específica refleja cada reflector.
2.

Método según la reivindicación 1, en el que dicha inyección de dicha señal luminosa de monitorización de longitud de onda variable de la etapa b) se realiza por medio de al menos un barrido.
3.

Método según la reivindicación 1 ó 2, en el que dicha etapa d) comprende recibir dichas señales luminosas reflejadas en dicha entrada de la PON.
4.

Método según la reivindicación 1, 2 ó 3, en el que dicha etapa e) comprende calcular las pérdidas ópticas en cada uno de dichos puntos de la PON calculando las razones de potencia entre las señales luminosas reflejadas recibidas secuencialmente.
5.

Método según la reivindicación 1, 2, 3 ó 4, en el que dicha señal luminosa de monitorización es una señal de luz láser.
6.

Método según la reivindicación 5, que comprende usar una fuente láser sintonizable para ernitir dicha señal de 1uz láser en forma de una señal de onda continua.
7.

Método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende asociar cada uno de dichos diferentes puntos de la PON al reflector óptico previsto en el mismo, y considerar dicha ubicación de reflector óptico determinada en la etapa e) corno la ubicación del respectivo punto de la PON asociado al mismo.
8.

Método según la reivindicación 7, en el que dichos puntos de la PON son una entrada y 1o una salida de una fibra óptica de al menos una de: una sección de alimentación, una sección de distribución y una sección de entrega.
9.

Método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicha etapa e) comprende calcular la atenuación óptica de una sección de fibra óptica o de un divisor obteniendo la razón entre las señales luminosas reflejadas recibidas desde los reflectores ópticos previstos en, respectivamente, su entrada y su salida.
10.

Método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende seleccionar dicha PON de una pluralidad de PON antes de realizar dichas etapas b) a e).
11.

Método según la reivindicación 10 cuando depende de la reivindicación 2, que comprende secuencialmente seleccionar

cada una de dicha pluralidad de PON y realizar dicha inyección de dicha señal luminosa de monitorización de longitud de onda variable de la etapa b) a cada PON por medio de la aplicación secuencial de dicho al menos un barrido con una señal periódica.
12. Sistema para la monitorización de capa física en redes ópticas pasivas, que comprende: -una fuente (2) de luz dispuesta para inyectar una señal luminosa de monitorización en una entrada de una PON para que circule por la misma; -una pluralidad de reflectores (8) ópticos previstos en diferentes puntos de dicha PON para recibir dicha señal luminosa de monitorización y reflejar de vuelta al menos parte de la misma, en forma de respectivas señales luminosas reflejadas; -medios (17) de detección de luz dispuestos para recibir dichas respectivas señales luminosas reflejadas desde dichos reflectores (8) ópticos; y -medios de análisis conectados a dichos medios (1 7) de detección de 1 uz para analizar dichas señales 1 uminosas reflejadas recibidas para realizar una monitorización de capa física de la PON; estando el sistema caracterizado porque: dichos reflectores (8) ópticos reflejan, cada uno, una señal luminosa con una longitud de onda específica e individualizada;

dicha fuente (2) de luz varía la longitud de onda de dicha señal luminosa de monitorización en un intervalo específico que cubre las longitudes de onda individualizadas que dichos reflectores ( 8) ópticos reflejan; -dichos medios (1 7) de detección de 1uz detectan señales luminosas de al menos dicho intervalo específico de longitudes de onda; y
13.
14.
15.
16.
17.
18.
19.

-dichos medios de análisis tienen acceso al conocimiento previo acerca de qué longitud de onda específica refleja cada reflector (8), y determinan, usando dicho conocimiento previo, al menos la ubicación de cada uno de dichos reflectores (8) ópticos en función del orden de llegada, en dichos medios (1 7) de detección de 1uz, de su respectiva señal reflejada. Sistema según la reivindicación 12, en el que dicha fuente

(2) de luz es una fuente láser sintonizable que emite dicha señal luminosa de monitorización en forma de una señal de luz láser de onda continua. Sistema según la reivindicación 12 ó 13, que comprende medios de control para controlar dicha fuente (2) de luz. Sistema según la reivindicación 12, 13 ó 14, en el que dichos medios (17) de detección de luz comprenden al menos un fotodetector de banda ancha que genera y envía a dichos medios de análisis señales eléctricas que corresponden a las señales luminosas reflejadas recibidas. Sistema según la reivindicación 15, que comprende una unidad (1) de control y procesamiento que incluye dichos medios de análisis y dichos medios de control. Sistema según cualquiera de las reivindicaciones 12 a 16, en el que dichos medios (17) de detección de 1uz están dispuestos para recibir dichas respectivas señales luminosas reflejadas a través de dicha entrada de la PON. Sistema según la reivindicación 17, que comprende un circulador (5) óptico conectado en dicha entrada de la PON para dirigir dicha señal 1uminosa de monitorización desde la fuente (2) de luz hasta la PON, y para dirigir las señales luminosas reflejadas desde la PON hacia dichos medios (17) de detección de luz. Sistema según cualquiera de las reivindicaciones 12 a 18, en el que dichos puntos de la PON en los que están previstos respectivos reflectores (8) ópticos son una

entrada y/o una salida de una fibra óptica de al menos una de: una sección ( 9) de alimentación, una sección (11) de distribución y una sección (13) de entrega.
20.

Sistema según cualquiera de las reivindicaciones 12 a 19, en el que dichos reflectores (8) ópticos son de al menos uno de los siguientes tipos: rejillas de Bragg de fibra, o FBG, y filtros de película delgada, o TFF, con diferentes longitudes de onda centrales.
21.

Sistema según cualquiera de las reivindicaciones 12 a 20, que comprende filtros (4, 14) para evitar una interferencia entre la señal luminosa de monitorización y las señales de la PON existentes en otro ancho de banda óptico.
22.

Sistema según cualquiera de las reivindicaciones 12 a 21, en el que dicha pluralidad de reflectores (8) ópticos están previstos en diferentes puntos de una pluralidad de PON

(PON1 a PONN), y en el que el sistema comprende un conmutador (18) óptico dispuesto para dirigir selectivamente dicha señal luminosa de monitorización y dichas señales luminosas reflejadas, respectivamente, hacia y desde al menos una de dicha pluralidad de PON (PON1 a PONN).
23.

Sistema según la reivindicación 22, en el que dicho conmutador (18) óptico dirige secuencialmente la señal

luminosa

de monitorización y las señales luminosas

reflejadas,

respectivamente, hacia y desde cada una de

dicha pluralidad de

PON (PON1 a PONN)