ES2430205T3

ES2430205T3 - Métodos y sistemas para incrementar el alcance y/o las divisiones en redes ópticas pasivas

Info

Publication number: ES2430205T3
Application number: ES07848943T
Authority: ES
Inventors: Elmar Trojer; Stefan Dahlfort
Original assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Current assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Priority date: 2007-11-27
Filing date: 2007-11-27
Publication date: 2013-11-19
Anticipated expiration: 2027-11-27
Also published as: EP2225841B1; EP2225841A1; US20150043909A1; US20120033973A1; US8897639B2; WO2009068929A1

Abstract

Método para ecualizar señales ópticas que comprende las etapas de: recibir una pluralidad de señales ópticas de sentido ascendente en una red óptica pasiva (PON), comprendiendo cada una de dicha pluralidad de señales ópticas una trama de ráfaga PON transmitida desde un transmisor diferente de sentido descendente; recibir información de planificación para cada una de dicha pluralidad de señales ópticas, en donde dicha información de planificación incluye por lo menos información de temporización y de potencia asociada a dicha pluralidad de señales ópticas; y ajustar cada una de dicha pluralidad de señales ópticas o bien amplificando o bien atenuando cada una de dicha pluralidad de señales ópticas sobre la base de dicha información de planificación para mitigar potencias de señal no uniformes de dichas tramas de ráfaga PON

Description

Metodos y sistemas para incrementar el alcance y/o las divisiones en redes opticas pasivas

Campo tecnico

La presente invencion se refiere en general a sistemas de telecomunicaciones y, en particular, a metodos y sistemas 5 para incrementar el alcance/las divisiones en redes opticas pasivas.

Antecedentes

Las tecnologias y los usos de las comunicaciones han cambiado considerablemente durante las ultimas decadas. En el pasado reciente, las tecnologias con hilo de cobre fueron el mecanismo principal usado para transmitir comunicaciones de voz a traves de largas distancias. A medida que se introdujeron ordenadores, el deseo de 10 intercambiar datos entre sitios remotos se hizo recomendable para muchas finalidades, tales como las correspondientes a negocios, usuarios individuales e instituciones educativas. La introduccion de la television por cable proporciono opciones adicionales para incrementar comunicaciones y distribucion de datos desde negocios al publico. A medida que la tecnologia continuo avanzando, se introdujeron equipos de transmision de linea de abonado digital (OSL) que permitieron transmisiones de datos mas rapidas sobre la infraestructura telefonica

15 existente de hilos de cobre. Adicionalmente, los intercambios bidireccionales de informacion a traves de la infraestructura de cable llegaron a estar disponibles para negocios y el publico. Estos avances han fomentando el crecimiento de las opciones de servicio disponibles para su uso, lo cual a su vez hace que aumente la necesidad de continuar mejorando el ancho de banda disponible para distribuir estos servicios, particularmente en la medida en la que se incrementa la calidad de video y la cantidad total de contenido disponible para su distribucion.

20 Una tecnologia prometedora que ha sido introducida es el uso de fibras opticas con fines relacionados con las telecomunicaciones. Las normativas de redes de fibra optica, tales como redes opticas sincronas (SONET) y la jerarquia digital sincrona (SOH) sobre transporte optico (OTN), han estado existiendo desde los 80 y permiten la posibilidad de usar la alta capacidad y la baja atenuacion de las fibras opticas para el transporte de larga distancia de trafico de red agregado. Estas normativas han sido mejoradas y, en la actualidad, usando la OC-768/STM-256

25 (versiones respectivamente de las normativas SONET y SOH) puede alcanzarse una velocidad de linea de 40 gigabits/segundo con el uso del multiplexado por division en ondas densas (OWOM) sobre fibras opticas convencionales.

En el dominio del acceso, puede hallarse informacion referente a redes opticas en las normativas de Ethernet en la Primera Milla (EFM) (IEEE 802.3ah, que se puede encontrar en www.ieee802.org) que soportan el transporte de 30 datos a traves de estructuras de redes de acceso basadas en fibra optica de punto-a-punto (p2p) y punto-amultipunto (p2mp). Adicionalmente, la Union Internacional de Telecomunicaciones (ITU) dispone de normativas para p2mp en relacion con el uso de redes de acceso opticas. Las redes que resultan particularmente interesantes para esta memoria descriptiva son las redes opticas pasivas (PONs). Por ejemplo, tres PONs que resultan interesantes son, por ejemplo, PONs de Ethernet (EPONs), PONs de banda ancha (BPONs) y PONs con capacidad de gigabits

35 (GPONs), las cuales se presentan a continuacion con fines comparativos en la Tabla 1.

Tabla 1 - Tecnologias y Propiedades Principales de Redes PON

Caracteristicas: EPON BPON GPON

Normativas: IEEE 8702.3ah ITU-T G.983 ITU-T G.984

Protocolo: Ethernet ATM Ethernet

Velocidades (Mpbs): 1.244 ascendente / 1.244 descendente 622/1.244 descendente 155/622 ascendente 1.244/2.488 descendente 155 a 2.488 ascendente

Tramo (Km): 10 20 20

Numero de Oivisiones: 16 32 64

Una GPON ejemplificativa 100 en la Figura 1 muestra elementos de una red de distribucion optica (OON) que interaccionan con diversos puntos extremos de una terminacion de red optica (ONT). Adicionalmente, la GPON 100 usa el multiplexado por division en onda (WOM) sobre las senales opticas. Tal como se muestra en la Figura 1, uno 40 o mas tipos o proveedores 102 de servicios pueden estar en comunicacion con una terminacion de linea optica (OLT) 104, la cual esta ubicada tipicamente en una central telefonica (CO) (no mostrada). La OLT 104 proporciona la interfaz del lado de la red y esta tipicamente en comunicacion con por lo menos una terminacion de red optica (ONT) (o una unidad de red optica (ONU) que lleva a cabo tareas similares a las de una ONT aunque tipicamente para una unidad multifamiliar). Estos proveedores 102 de servicios pueden proporcionar una variedad de servicios, 45 tales como video bajo demanda o television de alta definicion (HOTV), Voz sobre IP (VoIP) y acceso a internet de alta velocidad (HSIA). La OLT 104 transmite informacion al WOM 106 el cual multiplexa los datos y transmite los datos opticamente a un combinador/divisor pasivo 108. A continuacion, el combinador/divisor pasivo 108 divide la

senal y la transmite a los WOMs 110 y 116 de aguas arriba. Estos WOMs 110 y 116 demultiplexan la senal y la reenvian a sus ONTs respectivas 112 y 118. Estos WOMs (108, 110 y 116) estan tipicamente integrados tanto en la OLT como en las ONTs, y se usan para colocar y extraer las longitudes de onda de sentido ascendente y de sentido descendente en funcion de sus ubicaciones en la red optica. A continuacion, estas ONTs 112 y 118 reenvian la

5 informacion a sus usuarios finales (EU) respectivos 114, 120 y 122.

Aquellos expertos en la materia entenderan que esta GPON 100 puramente ilustrativa se puede implementar de varias maneras, por ejemplo, con modificaciones en las que funciones diferentes se combinan o se llevan a cabo de una manera diferente. Por ejemplo, estos WOMs (108, 110 y 116) son tipicamente duplexores, aunque si se esta transmitiendo una senal adicional, por ejemplo, una senal de television por cable en una GPON, pueden actuar

10 como triplexores. Adicionalmente en la direccion de sentido descendente, la senal optica tendria tipicamente una longitud de onda diferente de la senal de sentido descendente y usaria los mismos WOMs 106, 110 y 116, que tienen capacidades bidireccionales.

Con la llegada de los servicios antes descritos y las mejoras en curso en las redes opticas, muchas empresas de telecomunicaciones estan optando por modernizar sus redes de acceso centradas en hilo de cobre con redes de 15 acceso de fibra optica. Algunas de estas modernizaciones incluyen, por ejemplo, el uso de una de las redes PON antes descritas en combinacion con fibra hasta el hogar (FTTH), y/o redes hibridas, por ejemplo, fibra hasta el armario de telecomunicaciones (FTTC) combinando EFM optica y/o PON para el retorno (backhau/) de datos con una linea de abonado digital de muy alta velocidad (VOSL2) mediante la reutilizacion de los ultimos centenares de metros o una magnitud similar de hilo de cobre. Estas modernizaciones permiten un incremento de los tipos y la

20 calidad de servicios distribuidos por las empresas a usuarios finales. A continuacion en la Tabla 2 se resume una comparacion de dos tipos diferentes de redes de distribucion opticas (OONs).

Tabla 2 - P2P versus P2PM

P2P: P2PM (GPON)

Tecnologia madura, riesgo bajo: Tecnologia nueva, riesgo mayor

Favorecido por las companias que no son telecos en red abierta: Favorecido por T1 (red cerrada)

Mercados principales: Europa del Norte y Occidental: Mercados principales: Estados Unidos y Europa del Sur

Los gastos de capital mas bajos en la actualidad: En la actualidad gastos operativos bajos, erosion de precio mayor

Con independencia de que tipo de sistema optico se despliegue, es decir, p2p o GPON (o ambos), uno de los requisitos principales para los gastos de capital (CapEx) y los gastos operativos (OpEx) es que el sistema optico 25 utilice una OON pasiva, por ejemplo, usando unicamente componentes opticos pasivos entre la central telefonica (CO) y el equipo de usuario (FTTH) o el armario de telecomunicaciones (FTTC). Los ejemplos de los componentes opticos pasivos incluyen conectores, fibras, empalmes y divisores de potencia pasivos (PPS). Un inconveniente de usar solamente componentes opticos pasivos es que el alcance de la senal total se llega a reducir en funcion del numero de divisiones en el sistema. Por ejemplo, en una PON tipica que se este comunicando con hasta 64

30 usuarios finales, la distancia efectiva con intensidad de senal utilizable es aproximadamente 20 kilometros.

Una magnitud aceptable de perdidas permisibles atribuibles a divisores (a las que se hace referencia tambien como quot;perdidas de insercion de los divisoresquot;) en una OON viene especificada, por ejemplo, por la especificacion G.984.2 para GPONs en funcion de la clase optica. Para obtener mas informacion en relacion con GPONs en general, se remite a los lectores interesados a las normativas G.984.1-4, que se pueden encontrar en www.itu.int/rec/T-REC35 G/en. Son tres clases opticas generales la optica de clase A (que permite una perdida entre 5 y 20 dB), la optica de clase B (que permite una perdida entre 10 y 25 dB) y la optica de clase C (que permite una perdida entre 15 y 30 dB). Se considera que una normativa industrial actual usada para GPONs es una clase de optica B+ que permite una perdida maxima de 28 dB sobre una OON. En otras palabras, los transceptores opticos en una OLT y la(s) ONT(s) deberian poder tener un rendimiento tal que proporcionasen una salida aceptable en una OON en donde los

40 componentes pasivos, por ejemplo, empalmes, conectores, fibras y divisores, tienen conjuntamente unas perdidas de insercion de 28 dB. Tipicamente, tambien es necesario que este balance del enlace tenga en cuenta otras penalizaciones de potencia y cierta cantidad de margen del sistema.

Componentes pasivos diferentes dentro de una OON proporcionan cantidades diferentes de perdidas durante la transmision. La siguiente Tabla 3 muestra componentes de OON tipicos y las perdidas asociadas.

Tabla 3 - Componentes de OON Tipicos y Perdidas Asociadas

Componente: Perdida Media Oescripcion

Fibra Monomodo: 0,4 dB/km @ 1.310 nm 0,25 dB/km @ 1.550 nm G.652.B

Conector/Empalme: 0,1 - 0,2 dB Tipo LC/PC

Oivisor/Combinador pasivo: 1x4 7,5 dB 1x8 11 dB 1x16 14,2 dB 1x32 17,8 dB 1x64 21,1 dB 1x128 23,8 dB Oivisor de Potencia de Tipo Estandar

Tal como puede observarse en la Tabla 3, el divisor tipicamente contribuye con la cantidad mas grande de perdidas en una OON. Por ejemplo, las perdidas asociadas a una relacion de division de 1:64 (que, en la actualidad, es una relacion deseada comunmente) son 21,1 dB, lo cual equivale aproximadamente a las perdidas generadas al hacer

5 pasar una senal optica a traves de una fibra con una longitud de 53 km (por ejemplo, las perdidas de la fibra en la longitud de onda de 1.310 nm para transmisiones por encima de 53 km de fibra monomodo). En la siguiente ecuacion se muestran las perdidas de la fibra sobre esa distancia.

53 km x ,4 dB/km = 21,2 dB (1)

Considerando desde otra perspectiva las perdidas opticas debidas a los divisores con los datos de la anterior Tabla

10 3, para un sistema B+ con un balance del enlace de 28 dB, un divisor de 1x64 reduciria el alcance (es decir, la distancia de transmision util) de la PON a 18 km. Oe este modo, incluso reducciones pequenas en las perdidas de insercion de los divisores podrian dar como resultado incrementos apreciables en el alcance de la senal optica PON o, posiblemente, en el numero de divisiones aunque manteniendo un alcance similar. Por ejemplo, doblar la relacion de division implica un incremento de +3 dB en las perdidas de insercion, lo cual equivale a aproximadamente 7,5 km

15 en el alcance.

Existen tambien otras consideraciones sobre el balance del enlace y se deberia hacer frente a las mismas para extender el alcance de una PON. Una de las cuestiones es que para EPONs y GPONs, la estructura de transmision de sentido ascendente tiene tipicamente un alcance menor en comparacion con el alcance en la direccion de transmision del sentido descendente. El motivo de esta diferencia es inherente a la estructura de protocolos de 20 multiplexado por division de tiempo/acceso multiple por division de tiempo (TOM/TOMA) usada sobre las PONs, tal como se describira de forma mas detallada posteriormente. La division entre enlace descendente y enlace ascendente se efectua por medio de WOM, en donde el enlace descendente funciona sobre una longitud de onda de

1.490 nm con un ancho de banda de 20 nm y el enlace ascendente funciona sobre una longitud de onda de 1.310 mm con un ancho de banda de 100 nm. Los datos en el enlace descendente se difunden de forma general a todas

25 las ONTs de la PON usando un esquema de TOM en donde cada una de las ONTs toma datos de su intervalo de tiempo asignado en la senal de sentido descendente. La senal optica de sentido descendente es una onda continua con la misma potencia transmitida hacia todas las ONTs. El transceptor terminal optico (OTRx) ubicado en la OLT es compartido por todas las ONTs y por lo tanto puede contener una optica de alta calidad con una potencia de salida elevada.

30 En la direccion de sentido ascendente, se usa un esquema de TOMA (por ejemplo, segun se muestra en la Figura 2) en el que se permite que las ONTs 202 y 206 transmitan datos en intervalos de tiempo concedidos sobre su(s) longitud(es) de onda optica(s). Esto significa que las ONTs 202, 206 transmiten en un modo de rafagas en sus intervalos de tiempo asignados, en comparacion con una transmision de potencia continua en la direccion de sentido descendente desde la OLT 210. Puesto que las ONTs 202, 206 estan ubicadas a distancias diferentes con respecto

35 a la OLT 210, a las ONTs 202, 206 les informa la OLT 210 sobre cuando, y con que potencia, transmitir sus rafagas respectivas de manera que las senales de las ONTs llegan en una estructura de tiempo alineada a la OLT 210. Por ejemplo, la ONT1 202 recibe la transmision continua 212 y recibe su informacion desde su intervalo 204 de tiempo asignado. La ONT2 206 lleva a cabo funciones similares y recibe su informacion desde el intervalo 208 de tiempo. Sobre la base de los datos recibidos, las ONTs conocen su intervalo de tiempo de transmision lo cual da como

40 resultado un mensaje 214 de sentido descendente en donde las diferentes salidas de ONT se encuentran en un orden secuencial en el tiempo.

Oado este planteamiento de TOMA, la OLT 210 incluye tipicamente un receptor de rafagas que decodifica los datos de ONTs que llegan con ligeras fluctuaciones (o asincronos) con niveles de potencia diferentes. A velocidades mayores de transmision de datos, la ejecucion de este proceso de decodificacion constituye un desafio mayor. Por 45 ejemplo, se considera actualmente que los sistemas que funcionen con velocidades de transmision de 1,25 Gbit/s son rentables, se considera que las velocidades de transmision del orden de 2,5 Gbit/s son tecnicamente viables,

mientras que actualmente se considera que las velocidades de transmision de entre 5 y 10 Gbit/s no son viables en este tipo de sistema de comunicaciones opticas. Esto conduce a GPONs que tienen una velocidad de datos asimetrica. El uso de un receptor de rafagas introduce una penalizacion por rafagas en el area de entre 3 y 6 dB en funcion de la calidad de los componentes en el OTRx. Juntando esta penalizacion por rafagas con una perdida ligeramente mayor en la banda de sentido ascendente (aproximadamente 0,15 dB/km) y la necesidad de usar componentes opticos menos caros (diplexor, triplexor) en las ONTs debido a motivos de escalabilidad, la transmision en la direccion de sentido ascendente se convierte en la direccion limitativa para este tipo de sistema optico.

Para superar este desafio de obtener una distancia de transmision mayor con una senal optica utilizable, aunque manteniendo tambien un numero elevado de divisiones permisibles, pueden considerarse diferentes soluciones posibles. En general, o bien es necesario reducir las perdidas introducidas por los divisores, o bien es necesario amplificar la senal o ambas opciones. En relacion con la posible solucion de amplificacion, tal como se ilustra de forma general en la Figura 3 existen varias opciones. En dicha figura, tres ubicaciones potenciales para anadir un elevador para la amplificacion son la CO 302, un nodo remoto 304, o con cada ONT 310 y 312 en una ubicacion tal como hogar1 306 y hogar2 308. El elevador en la CO 302 se muestra como un elevador 314 cerca de la OLT 316, el elevador en el nodo remoto 304 se muestra como un elevador 318 aguas abajo del divisor combinador pasivo 320 y en los hogares (o cerca de las ONTs) los elevadores se muestran como elevadores 322. La colocacion de un elevador o amplificador en cualquiera de estas ubicaciones trae consigo problemas asociados diferentes. Por ejemplo, resultaria economicamente prohibitiva la ubicacion de un elevador 322 con cada ONT 310 y 312 debido al alto numero de ONTs en un sistema. Si un elevador 318 fuera a colocarse en un nodo remoto 304, esto anadiria una necesidad de potencia y tal vez mas visitas de mantenimiento, a una ubicacion que por otro lado seria pasiva. En relacion con la colocacion de un elevador 314 en la CO 302 cerca de la OLT 316, esto tampoco carece de problemas puesto que el elevador 314 unicamente se puede hacer funcionar en un modo de baja potencia debido a las no linealidades en la fibra. Por otra parte, puesto que un sistema de GPON tipico esta limitado en sentido ascendente y la sensibilidad de entrada de un pre-amplificador en el elevador 314 de OLT es aproximadamente -28 dBm, esta solucion constituiria un gasto anadido sin ningun valor para la senal de sentido ascendente.

Por consiguiente, las realizaciones ejemplificativas descritas en la presente proporcionan sistemas y metodos que permiten, por ejemplo, o bien reducir las perdidas de la senal o bien mejorar la intensidad de la senal optica en una PON. La patente U.S. n.D 7.280.762 describe un sistema de comunicaciones opticas que dispone de ecualizacion dinamica de ganancia. La publicacion de patente U.S. n.D 2004/136053 describe un amplificador optico, un metodo de control de la caracteristica de longitud de onda pasante en un amplificador optico, y un sistema de transmision optico. La patente U.S. n.D 6.961.524 describe una ecualizacion de canal wdm en redes opticas con capacidad de adicion/sustraccion. La solicitud de patente europea n.D 1.033.834 A2 describe un sistema de comunicaciones opticas y un amplificador optico de multiplexado por division de longitud de onda. La solicitud de patente europea n.D

1.089.477 A2 describe un metodo de monitorizacion de desviacion de potencia de luz entre longitudes de onda y un ecualizador y un amplificador opticos que hacen uso del metodo.

Sumario

Los sistemas y metodos segun la presente invencion hacen frente a esta necesidad y a otras reduciendo las perdidas de la senal o mejorando la intensidad de la senal optica en una red optica pasiva (PON).

Segun una realizacion ejemplificativa, un metodo para comunicaciones opticas incluye las etapas de: recibir una pluralidad de senales opticas de sentido ascendente en una red optica pasiva (PON), comprendiendo cada una de dicha pluralidad de senales opticas una trama de rafaga PON transmitida desde un transmisor diferente de sentido descendente; recibir informacion de planificacion para cada una de la pluralidad de senales opticas, en donde la informacion de planificacion incluye por lo menos informacion de temporizacion y de potencia asociada a la pluralidad de senales opticas; y ajustar cada una de la pluralidad de senales opticas o bien amplificando o bien atenuando cada una de la pluralidad de senales opticas sobre la base de la informacion de planificacion para mitigar potencias de senal no uniformes de la trama de rafaga PON.

Segun otra realizacion ejemplificativa, un nodo para comunicaciones opticas comprende: por lo menos un puerto de entrada para recibir una pluralidad de senales opticas de sentido ascendente; comprendiendo cada una de la pluralidad de senales opticas una trama de rafaga PON transmitida desde un transmisor diferente de sentido descendente; un planificador para recibir informacion de planificacion para cada una de la pluralidad de senales opticas, en donde la informacion de planificacion incluye por lo menos informacion de temporizacion y de potencia asociada a la pluralidad de senales opticas; y un ajustador para ajustar cada una de la pluralidad de senales opticas

o bien amplificando o bien atenuando cada una de la pluralidad de senales opticas sobre la base de la informacion de planificacion con el fin de mitigar potencias de senal no uniformes de las tramas de rafaga PON.

Breve descripcion de los dibujos

Los dibujos adjuntos ilustran realizaciones ejemplificativas, en las que:

la Figura 1 representa una Red Optica Pasiva de Gigabits (GPON);

la Figura 2 ilustra Terminaciones de Red Optica (ONTs) que usan un esquema de acceso multiple por division de tiempo (TOMA);

la Figura 3 ilustra opciones de colocacion de elevadores potenciales en una PON;

la Figura 4 muestra un divisor de potencia pasivo (PPS) de 1:N;

la Figura 5 representa una estructura de divisor de potencia seudo-pasivo (PPPS) segun realizaciones ejemplificativas;

las Figuras 6(a)-(b) muestran senales asociadas a una unidad de control y conmutacion (CSU) segun realizaciones ejemplificativas;

la Figura 7 muestra funciones aplicadas para generar senales de salida a partir de la CSU segun realizaciones ejemplificativas;

la Figura 8 ilustra un diagrama de temporizacion de sentido ascendente segun realizaciones ejemplificativas;

la Figura 9(a) ilustra un primer trayecto de luz en una unidad de conmutacion de luz (LSU) segun realizaciones ejemplificativas;

la Figura 9(b) muestra un segundo trayecto de luz en una LSU segun realizaciones ejemplificativas;

la Figura 10 ilustra la recepcion de dos flujos continuos de luz y sus trayectos asociados en una LSU segun realizaciones ejemplificativas;

la Figura 11 muestra un ecualizador de potencia (PE) en una OLT segun realizaciones ejemplificativas;

la Figura 12 muestra un PE ubicado de forma remota entre una OLT y un divisor de potencia pasivo;

la Figura 13 muestra un diagrama de flujo de un metodo para incrementar el alcance de la senal segun realizaciones ejemplificativas;

la Figura 14 muestra un diagrama de flujo de un metodo para reducir la perdida de la senal segun realizaciones ejemplificativas;

la Figura 15 representa un diagrama de flujo de un metodo para incrementar la distancia de transmision segun realizaciones ejemplificativas;

la Figura 16 muestra un diagrama de flujo de un metodo para incrementar la distancia de transmision segun realizaciones ejemplificativas; y

la Figura 17 representa un diagrama de flujo de un metodo para incrementar el intervalo de senales opticas segun realizaciones ejemplificativas.

Descripcion detallada

La siguiente descripcion detallada de las realizaciones ejemplificativas se refiere a los dibujos adjuntos. Los numeros de referencia iguales en dibujos diferentes identifican los elementos iguales o similares. Ademas, la siguiente descripcion detallada no limita la invencion. El alcance de la invencion queda definido en cambio por las reivindicaciones adjuntas.

Tal como se ha mencionado anteriormente, resulta deseable proporcionar mecanismos y metodos que permitan reducir las perdidas de las senales, mejorar la intensidad de la senal en una red optica pasiva (PON), o ambas, aunque la presente invencion no se limita a ello tal como se describira posteriormente. Segun se ha descrito anteriormente en Antecedentes, una PON tipica (ya sea una PON con capacidad de Gigabits (GPON), una PON de banda ancha (BPON) o una PON de Ethernet (EPON)) incluye algun tipo de divisor el cual es una fuente de perdida de transmision. En la actualidad hay disponibles comercialmente diferentes divisores de potencia pasivos (PPS) tales como el divisor de estrechamiento gradual biconico fusionado (FBT) o el divisor de circuito plano de ondas de luz (PLC). Los planteamientos tecnicos que usan cualquiera de los tipos de PPS pueden dar como resultado PONs con sustancialmente las mismas caracteristicas de transmision.

En una PON, un divisor optico tipicamente divide la potencia equitativamente entre las senales en una relacion de

1:N. La Figura 4 muestra un divisor PPS 400 de 1:N en el que una senal optica 401 entra en el divisor y se le da salida en forma de dos senales opticas de la misma intensidad 402 y 403. A continuacion, estas dos senales opticas se dividen a su vez presentandolas a puertos subsiguientes del divisor, dividiendo equitativamente cada vez la intensidad de la senal entre dos senales opticas. Tal como puede observarse en la Figura 4, una senal se convierte en dos senales, dos senales se convierten en cuatro senales y cuatro senales se convierten en ocho senales hasta N senales. Las perdidas de insercion teoricas atribuibles a estos divisores se pueden calcular, por ejemplo, usando la siguiente ecuacion:

Perdidas = -10log(N) dB (2)

Esto significa que las perdidas se incrementan en aproximadamente 3 dB por cada doblamiento de los puertos del divisor. Adicionalmente, estos PPSs 400 son pasivos (es decir, no incrementan la ganancia de la senal optica) y reciprocos, lo cual significa que el PPS se puede usar en ambas direcciones (el PPS puede actuar como un combinador) aunque con las mismas perdidas de insercion. Oe este modo, en el caso de una GPON que use un PPS, la luz que viaja desde la direccion de la ONT (sentido ascendente) a la OLT experimenta las perdidas de insercion completas de -10log(N) dB.

Divisor de potencia seudo-pasivo

Segun realizaciones ejemplificativas, una estructura de divisor de potencia seudo-pasivo (PPPS) 500 segun se muestra en la Figura 5 se puede usar para minimizar las perdidas de insercion de los divisores, asi como para proporcionar otras ventajas con el fin de mejorar la distancia con intensidad de la senal optica utilizable dentro de una PON. El PPPS 500 incluye dos trayectos de senal de datos optica (sentido ascendente y sentido descendente), un trayecto de potencia (luz y electrico) y un trayecto de control. Tal como se muestra mediante las flechas en la Figura 5, a las senales opticas que pasan a traves del PPPS 500 desde un lado 502 de la OLT hacia un lado 528 de la ONT se les hara referencia en la presente como senales opticas de quot;sentido descendentequot; o de quot;enlace descendentequot;. Por el contrario, a las senales opticas que pasan a traves del PPPS 500 en la direccion opuesta (hacia el lado 502 de la OLT) se les hara referencia en la presente como senales opticas de quot;sentido ascendentequot; o de quot;enlace ascendentequot;. Para senales que entran en o salen del PPPS 500, se usan multiplexores de longitudes de onda regulares, tales como filtros de pelicula delgada y bajas perdidas (TFFs) 504 (lado del sentido ascendente), 506, 508 y 510 (lado del sentido descendente) para separar/combinar longitudes de onda de enlace ascendente, de enlace descendente y de bombeo segun se requiera. Alternativamente, en lugar de usar un TFF 504, 506, 508 y 510, se podria usar una rejilla de agrupacion de longitudes de onda (AWG). En el trayecto de sentido descendente, se reciben senales opticas desde el lado de la OLT 502 por medio del TFF 504. El TFF 504 puede recibir por lo menos dos senales opticas de sentido descendente sobre dos longitudes de onda o intervalos de longitudes de onda diferentes. Una senal optica de sentido descendente incluye los datos de sentido descendente para las diversas ONTs, que se pueden transmitir sobre una o mas longitudes de onda opticas reservadas para la transmision de datos, y la segunda senal optica de sentido descendente (que es potencia luminica 516) se puede transmitir sobre una longitud de onda diferente, es decir, diferente con respecto a las longitudes de onda de datos de sentido descendente y sentido ascendente usadas por la PON. A continuacion, la longitud de onda de sentido descendente se reenvia a un amplificador opcional 512 (el cual podria ser, por ejemplo, o bien un amplificador optico de semiconductores (SOA), o bien un amplificador de fibra, tal como, un amplificador de fibra dopada con fosforo (POFA) o un amplificador Raman) para su amplificacion antes de que la senal optica de sentido descendente, que es una senal de onda continua de alta velocidad, se divida en un PPS 514 de 1:N.

Si hay presente y se usa un amplificador opcional 512, es necesario suministrar potencia al amplificador opcional

512. Se reenvia potencia luminica 516 desde el TFF 504 a una unidad de bombeo de potencia (PPU) 518. Esta potencia luminica 516 se puede usar de diferentes maneras para alimentar diferentes dispositivos dentro del PPPS 500 segun resulte necesario. Por ejemplo, si el amplificador opcional 512 es un POFA o un amplificador Raman, se puede bombear potencia luminica 516 a traves de la unidad 518 de potencia al amplificador opcional POFA 512 con fines relacionados con la alimentacion de potencia. Si el amplificador opcional 512 es un SOA, entonces la potencia luminica 516 se puede convertir en electricidad en la unidad de conversion de potencia (PCU) 520, y la potencia electrica se envia al amplificador opcional SOA 512 para su uso. La potencia luminica 516 se puede convertir, por ejemplo, en electricidad por medio de elementos fotovoltaicos con una eficiencia de conversion de hasta aproximadamente 80%. En la mayoria de realizaciones ejemplificativas, en funcion del laser de bombeo y de la longitud de onda usados, se puede generar por lo menos 1 W de potencia electrica a partir de luz transmitida sobre una fibra monomodo convencional con un alcance de entre 10 y 20 km.

Adicionalmente, otros dispositivos que pueden encontrarse dentro del PPPS 500 reciben potencia de las unidades 518 y 520 segun se requiera. Por ejemplo, otros amplificadores, tales como un amplificador optico variable (VOA) 522 o un amplificador de fibra dopada con torio (TOFA) pueden recibir o bien potencia luminica o bien potencia electrica en funcion de que tipo de amplificador se use, y la potencia electrica se envia a la unidad de control y conmutacion (CSU) 524. Las realizaciones ejemplificativas antes descritas con respecto a la alimentacion del PPPS 500 mostrado en la Figura 5 tambien se pueden modificar de tal manera que la potencia luminica se reciba desde el lado 528 de la ONT en lugar del lado de la OLT 502. Por ejemplo, en un sistema con 64 divisiones que permite 64 ONTs, mientras una ONT esta transmitiendo datos, las otras 63 ONTs pueden transmitir luz para alimentacion de potencia. Esto puede observarse en la Figura 5, donde se esta reenviando potencia luminica 538 desde la LSU 526 a la PPU 518 con fines relacionados con la alimentacion de potencia. Como puede observarse, cuantas mas divisiones permisibles, mas ONTs, mayor sera la posible potencia recibida para su uso en el PPPS 500.

Oespues de la amplificacion optica, en caso de que se produzca, en el amplificador opcional 512, la senal optica se envia al PPS 514. El PPS 514 divide la senal optica recibida en N senales para cada uno de los N TFFs del lado de sentido descendente, tal como se muestra mediante el TFF1 506, el TFF2 508 y el TFFn 510. Esta division de la senal optica se lleva a cabo tipicamente segun una manera que se ha descrito anteriormente con respecto a la Figura 4. A continuacion, estos TFFs (506, 508 y 510) reenvian las senales opticas a sus ONTs asociadas.

Segun realizaciones ejemplificativas, el PPPS 500 tiene la capacidad de actuar como un combinador en la direccion del sentido ascendente. Se reciben senales opticas desde las ONTs 1 a N (representadas mediante el lado 528 de la ONT) asociadas a la GPON. Estas senales opticas se reciben de acuerdo con sus intervalos de tiempo predeterminados en sus TFFs asociados (TFF1 506, TFF2 508 y TFFn 510). Oesde el TFF1 506 una senal optica recibida se reenvia a su unidad de acoplador con derivacion1 (TCU1) asociada 530, presentando la TCU1 530, por ejemplo, una baja relacion de derivacion de aproximadamente entre el 1 y el 5% de la potencia de la senal. La TCU1 530 envia la senal optica recibida a la unidad 526 de conmutacion de luz y una senal de control de activacion/desactivacion a la unidad 524 de conmutacion de control. La LSU 526 recibe tambien senales opticas desde las otras TCUs, por ejemplo, la TCU2 532 a la TCUn 534. La CSU 524 recibe tambien senales de control de activacion/desactivacion desde las otras TCUs, por ejemplo, la TCU2 532 a la TCUn 534. A partir de las senales de control recibidas, la logica de control dentro de la CSU 524 ordena a la LSU 526 cuando girar espejos (no mostrados en la Figura 5, que se describe posteriormente) dentro de la misma para recibir la senal optica apropiada. Oe esta manera, la LSU 526 crea una senal combinada, de una manera sustancialmente sin perdidas para el sentido ascendente de transmision desde todas las ONTs del sentido descendente. Mas abajo se proporcionan mas detalles en relacion con la CSU 524 y la LSU 526.

La senal combinada se envia desde la LSU 526 a un amplificador opcional 522 (si estuviera presente), tal como un amplificador optico variable (VOA) para su amplificacion. Alternativamente, si la potencia es una limitacion o resulta deseable mantener pasiva parte del sistema, podria usarse un atenuador optico variable en lugar del amplificador opcional 522. Adicionalmente, en funcion de la necesidad y/o el tipo de amplificador usado como amplificador opcional 522, tambien puede llevarse a cabo una ecualizacion y/o atenuacion tal como se describe tambien de forma mas detallada posteriormente. Para facilitar esta amplificacion, el amplificador opcional 522 recibe potencia apropiada segun se requiera (de una manera similar a la descrita antes para el amplificador opcional 512) y una senal de control desde la CSU 524 para configurar la atenuacion deseada. Oesde el amplificador opcional 522, a continuacion la longitud de onda de enlace ascendente se envia al TFF 504 para la transmision en sentido ascendente hacia el lado 502 de la OLT.

Tal como se ha descrito anteriormente, el funcionamiento de la CSU 524 y la LSU 526 ayuda a reducir las perdidas de la senal optica en la direccion del sentido ascendente. Segun realizaciones ejemplificativas, la CSU 524 lleva a cabo dos tareas. A saber, la CSU 524 envia senales de temporizacion a la LSU 526 y senales de control al amplificador opcional 522 (si estuviera presente). Las senales asociadas a la CSU 524 segun una realizacion ejemplificativa, se ilustran en las Figuras 6(a)-(b) e incluyen senales de entrada de las TCUs 530, 532 y 534, una senal de salida S 602 y una senal de salida A 604. Oesde las diversas TCUs se reciben senales de entrada (a las que se hace referencia tambien en la presente como senales de activacion/desactivacion de control), por ejemplo, L 1 606 se recibe desde la TCU1 530 y L N 608 se recibe desde la TCUn 534. Estas senales de entrada incluyen informacion referente a la temporizacion con relacion a los diferentes intervalos de transmision de ONT e informacion sobre la potencia de transmision de las senales recibidas desde las diferentes ONTs. Pueden observarse ejemplos de estas senales de entrada en las senales 610, 612 y 614, donde se muestran diferentes niveles de potencia e intervalos de tiempo para cada una de las senales 610, 612 y 614.

Sobre la base de estas entradas recibidas, se envia una senal de temporizacion S 602 desde la CSU 524 a la LSU

526. La senal S 602 tal como se muestra en la senal 616 presenta una serie de picos. Cada pico en la senal 616 le indica a la LSU 526 que conmute el trayecto de luz para que se reciba la siguiente senal de ONT. Por ejemplo, el pico 620 podria indicar la conmutacion al trayecto de luz asociado a la senal de ONT proveniente de la TCU2 508. La senal A 604 se usa, por ejemplo, para configurar la amplificacion (o atenuacion en funcion de si, como amplificador opcional 522, se usa un amplificador o un atenuador) para el amplificador opcional 522 e incluye niveles de temporizacion y potencia asociados a la senal optica combinada que se transmite en sentido ascendente desde la LSU 526 tal como se muestra en la senal 618.

Estas senales ejemplificativas se pueden describir adicionalmente usando el diagrama de la funcion de la CSU 524 tal como se muestra en la Figura 7. Las senales de entrada opticas L 1 606 a L N 608 se reciben en las CSU 524 y experimentan una conversion optica a electrica 702. Estas senales convertidas se envian para su procesado por parte de un generador 704 de funciones que genera la suma (llevada a cabo en el dominio electronico) y transmite la suma en forma de dos salidas. La senal de salida A 604 se puede enviar al amplificador opcional 522 sin ningun procesado adicional, pero la otra senal de salida tiene una diferenciacion de la suma llevada a cabo con respecto al tiempo (d/dt) 706 antes de convertirse en la senal de salida S 602 y transmitirse a la LSU 526.

La temporizacion involucrada con las senales recibidas que conduce, por ejemplo, a la conmutacion de espejos dentro de la LSU 526, se puede efectuar, por ejemplo, de acuerdo con las constantes de temporizacion que se describen en G.984.1-4 para GPONs. Por ejemplo, la G984.2 especifica el tiempo suplementario fisico (Tplo) que precede a cualquier rafaga de sentido ascendente. Este tiempo suplementario se usa para cinco procesos fisicos en la GPON, que son los siguientes: (1) tiempo de activacion/desactivacion del laser, (2) tolerancia de deriva de temporizacion, (3) recuperacion del nivel, (4) recuperacion del reloj y (5) inicio de la delimitacion de la rafaga. Se especifican ventanas de temporizacion para velocidades de sentido ascendente relevantes tal como se muestra a continuacion en la Tabla 4.

Tabla 4 - Ventanas de Tiempo para Velocidades de Sentido Ascendente

Velocidad de Sentido Ascendente (Mbit/s): Bytes Suplementarios (Bytes) Tiempo Correspondiente

1.244,16 (real): 12 (96 bits) 77 ns

2.488,43 (futuro): 24 (192 bits) 77 ns

La Figura 8 muestra un diagrama ejemplificativo de temporizacion de sentido ascendente asociado a senales opticas de sentido ascendente que pueden pasar a traves del PPPS 500. El diagrama de temporizacion de sentido ascendente ilustra los tipos de datos de sentido ascendente enviados, la secuencia de temporizacion relativa y 5 numero de bits permitidos para cada campo de datos de sentido ascendente basandose en las dos velocidades de transmision diferentes. El tiempo de guarda (Tg) 802 y los tiempos de activacion/desactivacion del laser responden por 32 bits con una velocidad de transmision de 1,25 Gbit/s y 64 bits para una velocidad de transmision de 2,5 Gbit/s. El tiempo correspondiente, Tg 802, es en la actualidad 25,7 ns y, como tal, el tiempo de guarda Tg 802 es suficientemente largo para permitir la conmutacion de los espejos en la LSU 526 y para configurar el amplificador opcional 522 (o atenuador optico opcional). El tiempo de guarda podria ser incluso mayor en funcion de las implementaciones del sistema optico. Por ejemplo, la adicion de cajas ampliadoras del alcance al sistema requeriria la extension de la banda de guarda a por lo menos 72 bits, lo cual se corresponde con un tiempo de 57 ns. Por otra parte, puede observarse a partir de la Figura 8 que la longitud minima de una rafaga de sentido ascendente viene dada por una rafaga que contiene unicamente tara de la capa fisica (PLOu) a una velocidad de 1,25 Gbit/s, que en

15 total contiene 44 bits de preambulo, 20 bits de delimitador, 1 byte de paridad entrelazada (BIP), 1 byte de IO de ONU y 1 byte de informe de estado. Para una velocidad de transmision de 2,5 Gbit/s, la PLOu en total contiene 108 bits de preambulo, 20 bits de delimitador, 1 byte de paridad entrelazada (BIP), 1 byte de IO de ONU y 1 byte de informe de estado. Convirtiendo este bloque de datos en una referencia de tiempo, la rafaga minima duraria entonces 70,6 ns a una velocidad de transmision de 1,25 Gbit/s y 61 ns a una velocidad de transmision de 2,5 Gbit/s. Oe este modo, en el minimo, los espejos en la LSU 526 permaneceran en una unica posicion sin la necesidad de conmutacion para 61 ns. Esto a su vez significa que el periodo minimo para la senal de conmutacion S 602 de la LSU 526 deberia ser del orden de la suma de los periodos de tiempo para Tg 802 mas el tiempo asociado a la PLOu, que es aproximadamente 87 ns o 11,49 MHz. Por lo tanto, segun realizaciones ejemplificativas, una CSU 524 deberia generar la senal S 602 y la senal A 604, por ejemplo, a una velocidad mayor que 11,49 MHz.

25 A continuacion se describira una LSU ejemplificativa 526 usando la CSU ejemplificativa 524 antes descrita y senales y logica de control asociadas. La LSU 526 se puede implementar, por ejemplo, como un dispositivo mecanico en el dominio del tiempo, que es no reciproco y por lo tanto permite una conmutacion basicamente sin perdidas de trayectos de luz. Las Figuras 9(a)-9(b) muestran un dispositivo ejemplificativo de 2:1, en el que un espejo giratorio 900 conmuta la luz de diferentes fibras de entrada a la fibra 902 de salida. Inicialmente, en la Figura 9(a), la luz esta entrando desde la fibra de entrada1 904 y va hacia la unidad 908 de espejo y sale dirigiendose a la fibra 902 de salida. A continuacion, se completa la senal de la fibra de entrada1 904, y la unidad 908 de espejo cambia su posicion, por ejemplo, a la posicion indicada como una linea discontinua. Esta rotacion de la unidad 908 de espejo se puede llevar a cabo en una manera por pasos durante las ventanas de transmision de ONT, por ejemplo, un periodo de interrupcion (tal como se muestra mediante el tiempo 808 de desactivacion de TX en la Figura 8), bajo el

35 control de la CSU 524 a traves de la senal S 602. En este momento, la unidad 908 de espejo esta preparada para recibir una senal optica desde la fibra de entrada2 906. En la Figura 9(b) puede observarse que la unidad 908 de espejo se ha girado, esta recibiendo en este momento una senal optica desde la fibra de entrada2 906 y esta dirigiendo esa senal optica a la fibra 902 de salida. Aunque la LSU 526 mostrada en la Figura 9 es un dispositivo de conmutacion de 2:1, deberia entenderse que la LSU 526 se puede implementar de forma mas general como un dispositivo de conmutacion de N:1, siendo N una potencia de 2 y usandose los N dispositivos de una manera similar a la mostrada con respecto a los divisores en la Figura 4.

Para enlaces ascendentes de GPON, hay disponible un tiempo de, por ejemplo, 25 ns para voltear/girar el espejo en la LSU 526. Con un diametro de modo mayor que, por ejemplo, 9,72 !m para la transmision monomodo y suponiendo que el 95% de la potencia esta dispuesto en 5x el radio del modo en el revestimiento, la dimension del 45 espejo puede ser, por ejemplo, aproximadamente 36 !m. Este tamano queda claramente dentro de las capacidades actuales de las tecnicas de fabricacion de silicio, por ejemplo, en la que elementos de tecnologia de un tamano de 0,9 !m se pueden colocar en silicio actualmente. Segun una realizacion ejemplificativa, una LSU 526 de tipo chip de silicio que use espejos MEMS opticos tendra unas perdidas de insercion menores que 1 dB y un tiempo de conmutacion de, por ejemplo, 25 ns. No obstante, se pueden usar segun se desee diferentes combinaciones de tiempo de conmutacion y perdidas, particularmente cuando influyan variables potenciales tales como el coste, cambios en la temporizacion en sentido ascendente, cambios de normativas y facilidad de fabricacion de dispositivos. Otra tecnologia de conmutacion ejemplificativa que se puede usar para implementar la LSU 526 trabaja sobre el principio del conmutador acoplador vertical (VCS)/SOA y tiene un tiempo de conmutacion bajo, por ejemplo, inferior a 1,5 ns, y unas perdidas bajas, aproximadamente 0 dB. El principio del VCS/SOA se puede describir de 55 manera general como la division del trayecto de las ondas en un resonador alineado verticalmente que esta introduciendo una amplificacion. Asi, la division de la senal se ve compensada por una pequena amplificacion en el resonador. Para implementar la LSU 526 tambien se pueden utilizar todavia otras tecnicas de conmutacion. Por ejemplo, para fabricar la LSU 526 se puede usar una variedad de otras tecnologias de conmutacion en espacios

opticos, mostradas en la siguiente Tabla 5, tales como conmutadores electro-opticos basados en un Interferometro de Mach- ehnder (M I), SOA o VCS asi como conmutadores holograficos, dispositivos de microespejo del Sistema Micro-ElectroMecanico (MEMS) denominados MEMS Opticos (OMM) y tecnologia de deflectores de haces electroopticos tambien pueden llevar a cabo la funcion de conmutacion en la LSU 526.

Tabla 5 - Conmutadores en Espacio Optico

Ref.: Material Principio Efecto de conmutacion I x O Tiempo deconmutacion Perdidas(dB) Interferencia cruzada (dB) POL (dB) Potencia/Voltaje

M I EO: Sustrato de InP/InGaAsP a granel M I EO 4x4 200 ps 6 (F-F) -13 1 4,5 V

OOS SOA VCS: Sustrato de InP/InGaAsP a granel VCS/SOA Inyeccion de portadores 4x4 1,5 ns 0 (F-F) - 50 5 V

Conv w/ OOS SOA VCS: Sustrato de InP/InGaAsP a granel Conversion w/ VCS/SOA (a 10 Gbit/s) Inyeccion de portadores y XGM 4x4 1,5 ns 0 (F-F) -9 5 V

Ramificacion en � EO: P T/PL T/ (Nb:ST) sustrato Arquitectura de encaminadorselector EO 8x8 d 20 ns -5 -40 10 V

Ramificacion en � OOS SC: InP / InGaAsP Arquitectura de encaminadorselector porensamblaje hibrido Inyeccion de portadores 8x8 100 ns 25 -13 -3 340 mW

HOLOGR: Cristal de KLTN Electroholografia dedoble fase 240x240 30 ns d 4 300 W

Oeflectoresde haz EO: AlGaAs/GaAsSustrato ceramico Oeflectores de agrupamiento de guias de ondas (dispositivo en espacio libre) Modulacion de fase EO 64x64 20 ns d 15 -19,5

Segun otra realizacion ejemplificativa, la LSU 526 se puede alimentar por medio de los laseres del lado de la ONT que no estan transmitiendo en ese momento una senal de datos optica. A continuacion se describira esta caracteristica ejemplificativa con respecto a la Figura 10. La Figura 10 muestra unos datos 1002 de fibra de salida que estan recibiendo actualmente una senal optica 1012 desde la fibra de entrada1 1008 sobre la base de la posicion actual de la unidad 1010 de espejo. La fibra de entrada2 1006 esta recibiendo una senal optica 1010 desde una primera ONT que esta siendo dirigida a la potencia 1004 de la fibra de salida. En un entorno PON, tipicamente una unica ONT esta transmitiendo cada vez tal como se ha descrito anteriormente con respecto a la Figura 2. No obstante, en esta realizacion ejemplificativa, los laseres de las otras ONTs estan transmitiendo luz para alimentacion de potencia sobre la misma longitud de onda que la ONT que esta transmitiendo datos. La CSU 524 controla la unidad 1014 de espejo en la LSU 526, de tal manera que se estan recibiendo los datos correctos y la(s) otra(s) senal(es) optica(s) recibida(s) se estan reenviando al destino correcto, es decir, como potencia luminica 538 a la PPU 518. Adicionalmente, la LSU 526 podria recibir potencia de una manera similar a la descrita anteriormente para el amplificador opcional 522 o la CSU 524, segun se desee.

Oespues de que se combine la senal optica en la LSU 526, la misma se hace pasar al amplificador opcional 522. El amplificador opcional 522 es tipicamente un amplificador optico variable (VOA) (o atenuador optico variable) que se usa para amplificar o atenuar la amplitud de la senal segun se requiera. La variacion de la amplitud se produce tipicamente debido a que ONTs diferentes estan ubicadas a distancias diferentes con respecto al PPPS 500. Oe este modo, un VOA 522 amplifica o atenua las senales para que presenten una amplitud sustancialmente similar sobre la base de la senal de control recibida A 604 desde la CSU 524, antes de enviar las senales opticas al TFF 504 para su transmision al lado 502 de la OLT. Este uso de un VOA 522 proporciona la ventaja adicional de permitir que la OLT de sentido ascendente use un intervalo de decision fijado para determinar si una senal es valida o no, lo cual puede reducir la penalizacion por las rafagas.

Segun otra realizacion ejemplificativa, el PPPS 500 puede actuar como un acoplador inteligente y llevar a cabo algunas de las tareas y funciones realizadas tradicionalmente por una OLT. Por ejemplo, se puede almacenar logica en una memoria (no mostrada) dentro del PPPS 500 que, conjuntamente con capacidades de procesado, puede llevar a cabo tareas tales como supervision optica, por ejemplo, monitorizar e informar sobre danos y roturas de las fibras, terminacion de protocolos que permitan una interoperabilidad entre diferentes PONs, asi como diversas funciones de seguridad. Adicionalmente, este acoplador inteligente ejemplificativo puede llevar a cabo una reflectometria optica en el dominio del tiempo (OTOR) para ejecutar un establecimiento mejorado de correspondencias de la red optica lo cual podria proporcionar una informacion mejor para emparejar ONTs con sus distancias especificas con respecto al acoplador. La memoria y las funciones de procesado se pueden anadir al PPPS 500 como entidades independientes, o se pueden combinar con las capacidades de la CSU 524.

Aquellos expertos en la materia apreciaran que, segun las realizaciones ejemplificativas antes descritas, se han presentado metodos y sistemas para reducir las perdidas de insercion en PONs. Esta reduccion de las perdidas de insercion se puede usar para proporcionar un mayor alcance para senales opticas en una PON. Alternativamente, o de forma conjunta con un aumento del alcance de la senal en una PON, esta reduccion de las perdidas de insercion puede proporcionar la oportunidad de incrementar el numero de divisiones en la PON desde, por ejemplo, un numero tipico de divisiones usado en las GPONs de la actualidad, por ejemplo, 64, hasta un numero mucho mayor de divisiones, por ejemplo, 512, 1.024, 2.048 o mas, en funcion del alcance deseado y de la reduccion concreta de perdidas de insercion obtenida para una implementacion particular. La siguiente descripcion de ecualizadores de potencia proporciona otras tecnicas ejemplificativas para reducir las perdidas de insercion en una PON.

Ecuali�ador de potencia

Tal como se ha descrito anteriormente, la insercion de un PPPS 500 en una PON puede reducir las perdidas de la senal optica e incrementar el alcance de la misma. Tal como se ha mencionado en Antecedentes, otra alternativa para incrementar el alcance de la senal es amplificar la senal de tal manera que se eviten algunos de los problemas asociados a los elevadores. Por consiguiente, otras realizaciones ejemplificativas incluyen el uso de un ecualizador de potencia (PE) en una PON. Segun diferentes realizaciones ejemplificativas, diferentes tipos de ecualizadores de potencia se pueden colocar en diferentes ubicaciones dentro de una PON para incrementar el alcance de la senal optica tal como se describira posteriormente.

Los ecualizadores de potencia se pueden describir en general como dispositivos que ecualizan senales opticas a traves de un ajuste de amplitud tipicamente aplicando ganancia o atenuacion. Estos ecualizadores de potencia tipicamente reciben alimentacion de potencia desde una fuente de alimentacion para llevar a cabo estos ajustes, y tambien reciben tipicamente informacion referente a las senales opticas con el fin de efectuar dichos ajustes. En la solicitud de patente, numero de publicacion US 2004/0247246 A1, presentada el 23 de octubre de 2003, de Lee et al, se describe un ejemplo de un ecualizador de potencia. En la publicacion de Lee et al. (en lo sucesivo en la presente quot;Leequot;), se coloca un ecualizador de potencia entre el divisor optico pasivo y la OLT en una PON. Un ejemplo de un ecualizador de potencia descrito en Lee usa un SOA conjuntamente con un circuito de control activo de ganancia y un elemento de retardo que modifica la senal optica basandose en amplitudes medidas de senales opticas entrantes. Mientras que el ecualizador de potencia de Lee modifica la intensidad de la senal sobre la base de amplitudes determinadas recibidas, otros tipos de ecualizadores de potencia (asi como otras ubicaciones para colocar ecualizadores de potencia opticos dentro de un sistema) ofrecen potencialmente otras ventajas interesantes

en las PONs tal como se describira posteriormente.

Los PEs particularmente interesantes segun estas realizaciones ejemplificativas se pueden descomponer en las dos categorias generales en el presente documento: adaptativos o planificados. En un tipo de PE adaptativo, las modificaciones sobre las senales opticas recibidas se basan en mediciones de las amplitudes de las senales opticas recibidas. Un metodo para determinar la potencia de la senal optica recibida es dividir (derivar) una pequena porcion de la potencia optica recibida a un diodo PIN (un diodo con una region de semiconductor no dopada entre una region de semiconductor tipo p y tipo n) para su medicion. Adicionalmente, en un tipo de PE adaptativo, con frecuencia es necesario tener en cuenta un retardo de procesado mientras el sistema determina la amplitud de la senal con derivacion y ajusta de forma correspondiente el PE para ecualizar las senales opticas recibidas. Ademas, por comparacion, un tipo de PE adaptativo tiende a ser rapido, o a reaccionar rapidamente, mientras que un tipo de PE planificado puede ser mas lento y tiende a ser menos costoso que un tipo de PE adaptativo.

En un tipo de PE planificado, segun realizaciones ejemplificativas, un planificador del sistema esta en comunicacion con el PE. El planificador del sistema sabe cuando la OLT recibe senales de las diversas ONTs, y sabe con que potencia(s) optica(s) estan transmitiendo las ONTs de sentido ascendente. El planificador del sistema obtiene esta informacion durante un quot;procedimiento de telemetriaquot; que se produce durante el arranque de la ONT. Esta informacion permite que el planificador ajuste el PE en el tiempo para la llegada de una nueva senal de ONT.

En relacion con el procedimiento de telemetria, la finalidad principal del procedimiento de telemetria es que la ONT sincronice su tiempo con respecto a la OLT midiendo el retardo de ida y vuelta. La OLT conoce la potencia de la senal de la ONT (recien instalada) a partir de la primera senal enviada, (con independencia del tipo de mensaje), midiendo la potencia optica media del mismo modo que los dispositivos de punto extremo en un sistema de punto-apunto, que no llevan a la practica ninguna telemetria, conocen sus respectivas potencias de la senal. En nuestra PON ejemplificativa, la primera senal de la ONT forma parte del proceso de telemetria. Por lo tanto, el planificador de la OLT sabe cuanto deberia atenuarse cada senal de ONT para que todas ellas tengan el mismo, o sustancialmente el mismo, nivel de potencia despues del procesado por parte del PE. Ademas, el planificador de la OLT determina la planificacion de las subsiguientes comunicaciones de datos despues de la telemetria, y asi dispone de toda la informacion en el momento en el que cada senal de las ONTs llega a la OLT.

Oentro de estos dos tipos generales de PEs, es decir, adaptativo y planificado, se pueden definir dos categorias secundarias: aquellos que aplican ganancia a las senales opticas recibidas y aquellos que no lo hacen. Esto permite que los PEs se clasifiquen en cuatro tipos tal como se muestra a continuacion en la Tabla 7. Adicionalmente, en la Tabla 7 se muestra un ejemplo de tipos diferentes de tecnicas/tecnologia que se pueden usar para implementar cada tipo de PE, aunque estos ejemplos no pretenden ser exhaustivos.

Tabla 7 - Matriz de PE de Muestra

Sin Ganancia: Con Ganancia

Adaptativo: Modulador optico con monitor de potencia SOA con saturacion de ganancia

Planificado: Atenuador optico micro-mecanico Amplificacion parametrica (efecto Kerr) con laser de bombeo variable

Estos cuatro tipos de PEs permiten metodos diferentes para mejorar el alcance de la senal optica, por ejemplo, en la direccion del sentido ascendente, colocandolos en una PON. Adicionalmente, existen opciones sobre en que lugar de una PON colocar un ecualizador de potencia, lo cual hace que aumente adicionalmente la flexibilidad de un PE tal como se describira posteriormente.

Segun realizaciones ejemplificativas, cualquiera de los tipos diferentes de PEs descritos anteriormente se puede ubicar en una tarjeta 1102 de OTRx dentro de un chasis 1104 de OLT tal como se ilustra en la Figura 11. La senal de las ONTs es recibida por la tarjeta 1102 de OTRx e inicialmente se traslada a un filtro diplexor (OP) 1104 dispuesto en la misma. Las senales se separan y se envian al PE 1106 el cual lleva a cabo la ecualizacion segun se ha descrito previamente. A continuacion, el PE 1106 reenvia la senal ecualizada al PIN 1108 el cual lleva a cabo la conversion optica a electrica. Si el PE 1106 es del tipo planificado, tal como se muestra en la Figura 11, el planificador 1110 del sistema controlara el PE 1106. Si el PE 1106 es un tipo de PE adaptativo, los otros componentes deseados, por ejemplo, un circuito de control de ganancia y un elemento de retardo, aunque no se muestran en la Figura 11, estaran presentes segun se requiera. Alternativamente, algunos componentes se podrian combinar tales como el PIN 1108 y el transmisor (Tx) 1112. Adicionalmente, las senales 1114 y 1116 ilustran intensidades opticas relativas para senales de las ONTs antes de la ecualizacion y despues de la ecualizacion, respectivamente.

Segun otras realizaciones ejemplificativas, el PE 1204 se puede ubicar de forma independiente con respecto a la OLT 1202, por ejemplo, en su propia ubicacion entre la OLT 1202 y un PPS 1206 segun se muestra en la Figura 12. En estas realizaciones ejemplificativas, cada uno de los cuatro tipos generales de PEs 1206, tal como se muestra en la anterior Tabla 7, podria ser el PE 1206 elegido en funcion de factores relacionados con la PON en la cual se colocaria el PE. Por ejemplo, considerando el caso de un PE planificado, pasivo, un disenador del sistema podria considerar las siguientes caracteristicas de funcionamiento y compararlas con otros factores que influyan en el diseno de una PON, tales como la longitud y el coste. En primer lugar, el PE pasivo, planificado, puede ser mas lento a la hora de fijar un nuevo nivel de ecualizacion (atenuacion), en la medida en la que el planificador anade senalizacion de control (suplementaria) de antemano antes de que llegue cada senal nueva, y por lo tanto el PE pasivo, planificado, puede resultar menos avanzado y consecuentemente menos costoso que un dispositivo adaptativo/de ganancia. En segundo lugar, el PE pasivo, planificado, puede ser mucho mas amplio en la longitud de onda de funcionamiento lo cual significa que puede estar disponible para su uso el espectro completo de la fibra. Oe este modo, se puede usar para sustentar otro crecimiento futuro, por ejemplo, diferentes longitudes de onda y multisenales. En tercer lugar, el PE pasivo, planificado, no tiene ninguna limitacion en cuanto a velocidades de bits tal como si la tienen actualmente los SOAs tipicos. en cuarto lugar, en el caso de senales de multiples longitudes de onda, el dispositivo pasivo no impondria ninguna interferencia cruzada entre las senales tal como puede hacerlo un SOA.

Adicionalmente, otros dispositivos pueden o bien formar parte del PE 1024 o bien estar en comunicacion intima con el PE 1024. Por ejemplo, puede que resulte necesario suministrar potencia al PE 1204. Si el PE 1204 es un PE 1204 adaptativo, entonces se pueden incluir un circuito de control de ganancia y un elemento de retardo. Si el PE 1204 es un PE planificado, entonces se puede incluir un mecanismo para comunicar la planificacion de temporizacion y potencias de salida de ONT al PE 1204. Este ultimo mecanismo se podria implementar segun una variedad de maneras tales como, por ejemplo, proporcionando al PE 1204 la capacidad de fisgonear la informacion de planificacion de senales opticas que contienen el denominado mapa de ancho de banda (es decir, la informacion para las ONTs, desde el planificador de la OLT, sobre cuando las ONTs pueden enviar su siguiente trama de informacion) entre la OLT 1202 y las ONTs activas en la PON asi como memoria para almacenar la informacion.

Segun otra realizacion ejemplificativa, un ecualizador de potencia se puede colocar en el PPPS 500 en lugar del amplificador opcional 522. Mas especificamente, los PEs con ganancia pueden proporcionar ventajas adicionales al colocarse mas cerca de las ONTs, por ejemplo, puesto que el ruido es inversamente proporcional a la potencia de la senal, el tener potencias mas altas de la senal de entrada en el elemento de ganancia tal como seria el caso de mayor proximidad a las ONTs, anade menos ruido a la senal. Esto se aplica tanto para el PE de ganancia adaptativa, por ejemplo, un SOA con saturacion de ganancia, como para el PE de ganancia planificada, por ejemplo, una amplificacion parametrica (efecto Kerr) con laser de bombeo variable. Para que el PE con saturacion de ganancia sustituya al amplificador opcional 522, serian necesarios pocos o ningun cambio en el PPPS ejemplificativo 500 antes descrito puesto que la potencia de salida esta fijada y la capacidad de alimentar el PE con saturacion de ganancia en el PPPS 500 ya esta presente segun se ha descrito previamente para la alimentacion de un amplificador opcional 522. Para la amplificacion parametrica con laser de bombeo variable, se realizarian cambios minimos asociados al control del PE, en el PPPS 500. Por ejemplo, es necesario que el PPPS 500 obtenga la informacion de planificacion referente a la informacion de temporizacion y de potencia de salida de la ONT para controlar apropiadamente el PE. Esto podria producirse, por ejemplo, proporcionando al PPPS 500 la capacidad de fisgonear la informacion referente a la asignacion de ancho de banda (mapa de ancho de banda) de sentido ascendente, que es enviada por la OLT en sentido descendente dentro de cada trama. Esto permitiria que un PPPS 500 con un PE planificado amplificase/atenuase senales, segun fuese necesario, de una manera similar a la descrita anteriormente en donde el PE esta ubicado dentro de la OLT y esta en comunicaciones con un planificador del sistema. Alternativamente, esta informacion se podria transmitir al PPPS 500 por medio de la OLT. El uso de un PE planificado en el PPPS 500 podria proporcionar varias ventajas, tales como, reducir/eliminar la necesidad de la presencia (puesto que la necesidad de derivar la senal y determinar la intensidad de la senal entrante ya no existe) de las TCUs (530, 532 y 534). Las senales de control S 602 y A 604 de la CSU 524 se determinarian entonces basandose en informacion recibida mediante fisgoneo (snooping) o informacion directamente transmitida al PPPS 500 desde el planificador 1110 de la OLT.

Observese que en algunas realizaciones ejemplificativas, por ejemplo, en las que el PE esta colocado en una OLT, el ecualizador de potencia no tiene o no usa ningun acoplador externo puesto que el PE 1106 esta colocado dentro de la OLT 1104 tal como se muestra en la Figura 11. Ademas, para los PEs planificados o bien en la OLT 1104 o bien en el PPPS 500, se elimina la necesidad de una linea de retardo puesto que los diferentes niveles de senal de las ONTs se conocen de antemano, lo cual permite el envio de las senales de control apropiadas al PE con el tiempo para planificar y ejecutar la accion de ecualizacion.

Pueden aparecer ventajas adicionales usando un PE en ciertas circunstancias. Por ejemplo, un PE puede mejorar la sensibilidad del receptor al reducir o eliminar la necesidad de una electronica compleja en el receptor, lo cual puede reducir la sensibilidad del mismo tipicamente en 3 dB o mas, para gestionar los niveles variables de potencia optica particularmente en aplicaciones de alta velocidad de bits. Esta sensibilidad incrementada permite un mayor alcance en la direccion del sentido ascendente, que es normalmente la direccion limitativa. Adicionalmente, cuando el PE incluye una funcion de ganancia, puede incrementarse ademas el alcance total del sistema.

En el diagrama de flujo de la Figura 13 se muestra un metodo para incrementar el alcance de la senal, utilizando los sistemas ejemplificativos antes descritos de acuerdo con realizaciones ejemplificativas. Inicialmente, un metodo para incrementar el alcance de la senal usando un acoplador en una red de comunicaciones de fibra optica incluye las etapas de: recibir, en una pluralidad de multiplexores de sentido ascendente dispuestos en el acoplador, una pluralidad de senales opticas desde una pluralidad de ubicaciones de sentido ascendente en la etapa 1302; acoplar la pluralidad de senales opticas de una unidad de conmutacion de luz en una senal combinada secuencialmente sobre una fibra de salida en la etapa 1304; y transmitir la senal combinada en la etapa 1306.

En el diagrama de flujo de la Figura 14 se muestra un metodo para reducir las perdidas de la senal, utilizando los sistemas ejemplificativos antes descritos de acuerdo con realizaciones ejemplificativas. Inicialmente, un metodo para reducir las perdidas de la senal en un acoplador en una red de comunicaciones de fibra optica incluye las etapas de: recibir una senal optica en un multiplexor sobre una primera fibra en la etapa 1402; recibir un haz de luz en el multiplexor sobre una segunda fibra en la etapa 1404; reenviar la senal optica a un amplificador en la etapa 1406; amplificar la senal optica y reenviar la senal optica a un divisor de potencia pasivo en la etapa 1408; dividir la senal optica en el divisor de potencia pasivo en la etapa 1410; y reenviar la senal optica a una pluralidad de multiplexores para su transmision en sentido ascendente en la etapa 1412.

En el diagrama de flujo de la Figura 15 se muestra un metodo para incrementar la distancia de transmision, utilizando los sistemas ejemplificativos antes descritos de acuerdo con realizaciones ejemplificativas. Inicialmente, un metodo para incrementar la distancia de transmision en una red de comunicaciones de fibra optica incluye las etapas de: recibir, en una terminacion de linea optica, una pluralidad de senales opticas desde una pluralidad de ubicaciones de sentido ascendente en un ecualizador de potencia dentro de la terminacion de linea optica en la etapa 1502; ecualizar la pluralidad de senales opticas de la pluralidad de ubicaciones de sentido ascendente en el ecualizador de potencia en la etapa 1504 y transmitir las senales ecualizadas a una unidad de recepcion dentro de la terminacion de linea optica en la etapa 1506.

En el diagrama de flujo de la Figura 16 se muestra un metodo para incrementar la distancia de transmision, utilizando los sistemas ejemplificativos antes descritos de acuerdo con realizaciones ejemplificativas. Inicialmente, un metodo para incrementar la distancia de transmision en una red de comunicaciones de fibra optica incluye las etapas de: recibir una pluralidad de senales opticas desde una pluralidad de ubicaciones de sentido ascendente en un ecualizador de potencia, en donde el ecualizador de potencia esta ubicado en sentido ascendente con respecto a un divisor/combinador y en sentido descendente con respecto a una terminacion de linea optica, en la etapa 1602; ecualizar la pluralidad de senales opticas de una pluralidad de ubicaciones de sentido ascendente en el ecualizador de potencia en la etapa 1604; y transmitir las senales ecualizadas en sentido ascendente en la etapa 1606.

En el diagrama de flujo de la Figura 17 se muestra un metodo para incrementar el intervalo de las senales opticas, utilizando los sistemas ejemplificativos antes descritos de acuerdo con realizaciones ejemplificativas. Inicialmente, un metodo para incrementar el intervalo de senales opticas en una red de comunicaciones de fibra optica incluye las etapas de: determinar ventanas de transmision y potencias de transmision para una pluralidad de ubicaciones de sentido ascendente en la etapa 1702; recibir, en una pluralidad de multiplexores de sentido ascendente, una pluralidad de senales opticas de la pluralidad de ubicaciones de sentido ascendente en la etapa 1704; acoplar en una senal de salida optica combinada secuencialmente la pluralidad de senales opticas de la pluralidad de ubicaciones de sentido ascendente basandose en las ventanas de transmision en la etapa 1706; ecualizar la senal de salida optica combinada secuencialmente sobre la base de las potencias de transmision en la etapa 1708; y transmitir una senal optica combinada secuencialmente, multiplexada y ajustada, en sentido descendente en la etapa 1710.

Las realizaciones ejemplificativas antes descritas estan destinadas a ser ilustrativas en todos los aspectos, en lugar de limitativas, de la presente invencion. Se considera que todas estas variaciones y modificaciones estan dentro del alcance de la presente invencion segun definen las siguientes reivindicaciones. Por ejemplo, si estas mejoras en el alcance de la senal optica en la direccion de sentido ascendente hacen que ahora la direccion de sentido descendente presente el alcance mas corto, en la direccion de sentido descendente se podrian usar varias partes de las realizaciones ejemplificativas antes descritas. Ningun elemento, accion o instruccion usados en la descripcion de la presente solicitud deberian considerarse como criticos o esenciales para la invencion a no ser que se describan explicitamente como tales. Ademas, tal como se usa en el presente documento, el articulo quot;un/unaquot; esta destinado a incluir uno o mas elementos.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Metodo para ecualizar senales opticas que comprende las etapas de:

recibir una pluralidad de senales opticas de sentido ascendente en una red optica pasiva (PON), comprendiendo cada una de dicha pluralidad de senales opticas una trama de rafaga PON transmitida desde un transmisor diferente de sentido descendente;

recibir informacion de planificacion para cada una de dicha pluralidad de senales opticas, en donde dicha informacion de planificacion incluye por lo menos informacion de temporizacion y de potencia asociada a dicha pluralidad de senales opticas; y

ajustar cada una de dicha pluralidad de senales opticas o bien amplificando o bien atenuando cada una de dicha pluralidad de senales opticas sobre la base de dicha informacion de planificacion para mitigar potencias de senal no uniformes de dichas tramas de rafaga PON.
2.

Metodo de la reivindicacion 1, en el que dicha etapa de ajuste se realiza usando un atenuador optico micromecanico, en donde un planificador ajusta dicho atenuador optico micro-mecanico basandose en una intensidad conocida de una sucesiva senal optica a recibir, de entre dicha pluralidad de senales opticas.
3.

Metodo de la reivindicacion 1, en el que dicha etapa se realiza usando amplificacion parametrica con un laser de bombeo variable, en donde un planificador ajusta dicha amplificacion parametrica con un laser de bombeo variable basandose en una intensidad conocida de una sucesiva senal optica a recibir, de entre dicha pluralidad de senales opticas.
4.

Metodo de la reivindicacion 1, en el que dicha etapa de ajuste se realiza en una ubicacion diferente a una terminacion de linea optica o un acoplador/divisor en un sistema de comunicaciones opticas.
5.

Nodo para ecualizar senales opticas que comprende:

un puerto de entrada para recibir una pluralidad de senales opticas de sentido ascendente, comprendiendo cada una de dicha pluralidad de senales opticas una trama de rafaga PON transmitida desde un transmisor diferente de sentido descendente;

un planificador para recibir informacion de planificacion para cada una de dicha pluralidad de senales opticas, en donde dicha informacion de planificacion incluye por lo menos informacion de temporizacion y de potencia asociada a dicha pluralidad de senales opticas, y un ajustador para ajustar cada una de dicha pluralidad de senales opticas o bien amplificando o bien atenuando cada una de dicha pluralidad de senales opticas sobre la base de dicha informacion de planificacion con el fin de mitigar potencias de senal no uniformes de dichas tramas de rafaga PON.
6.

Nodo de la reivindicacion 5, en el que dicho ajustador comprende ademas un atenuador optico micromecanico, y ademas en donde un planificador ajusta dicho atenuador optico micro-mecanico basandose en una intensidad conocida de una sucesiva senal optica a recibir, de entre dicha pluralidad de senales opticas.
7.

Nodo de la reivindicacion 5, en el que dicho ajustador comprende ademas un dispositivo de amplificacion parametrica con un laser de bombeo variable, en donde dicho planificador ajusta dicha amplificacion parametrica con dicho laser de bombeo variable basandose en una intensidad conocida de una sucesiva senal optica a recibir, de entre dicha pluralidad de senales opticas.
8.

Nodo de la reivindicacion 5, en el que dicho nodo esta dispuesto en una ubicacion diferente a una terminacion de linea optica o un acoplador/divisor en un sistema de comunicaciones opticas.