ES2576748B1 - Método y sistema para la monitorización de redes de fibras ópticas - Google Patents

Abstract

Método y sistema para la monitorización de redes de fibras ópticas.#La presente invención describe un método y un sistema de monitorización/supervisión de una red óptica de acceso, que detecta, previene y localiza los fallos de las fibras ópticas desplegadas y algunos elementos de red, y resuelve algunos de los problemas presentados por la técnica anterior. Las formas de realización de la presente invención proponen un sistema innovador que hace posible detectar, prevenir y localizar los fallos incluso en redes de fibras ópticas complejas punto a multipunto, en concreto en redes WDM-PON, de manera flexible, precisa, con un bajo coste de mantenimiento, permitiendo además realizar la monitorización de manera simultánea a la prestación del servicio.

Description

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DESCRIPCION

Metodo y sistema para la monitorizacion de redes de fibras opticas CAMPO TECNICO DE LA INVENCION

La presente invention se refiere, en general, al campo de las redes de fibras opticas y mas concretamente, a un metodo y sistema para la monitorizacion de la capa fisica en redes opticas pasivas.

ANTECEDENTES DE LA INVENCION

Durante los ultimos anos, debido sobre todo al uso cada vez mas extendido de servicios multimedia (como video bajo demanda, television por internet...) se ha incrementado considerablemente la demanda de ancho de banda en las redes de acceso de servicios de telecomunicaciones. Por ello, los operadores de telecomunicaciones han desplegado nuevas redes opticas de acceso y transporte capaces de mejorar su cartera de servicios y de satisfacer requerimientos de gran exigencia por parte de los consumidores. Para el transporte, los operadores han desplegado una infraestructura de transmision de gran capacidad, por ejemplo utilizando cables de fibras opticas con multiples fibras por cable (cada cable esta protegido por un revestimiento y dentro de un mismo cable, existen varias fibras opticas cada una con una camisa externa de distinto color que permite la identification de forma univoca de cada fibra dentro del cable). De esta manera las antiguas infraestructuras basadas en cables de cobre se han ido sustituyendo por redes opticas de acceso, que las superan ampliamente en prestaciones (ancho de banda, escalabilidad...).

Estas redes de acceso desplegadas por la mayoria de los operadores, son redes de acceso opticas pasivas (se llaman redes pasivas porque no utilizan ningun dispositivo activo que tenga que ser alimentado a distancia), tambien conocidas como PON (del ingles "Passive Optical Networks”, Redes Opticas Pasivas). La Union Internacional de Telecomunicaciones ha estandarizado estas redes de acceso opticas sobre fibra con una topologia punto a multipunto en diferentes estandares, por ejemplo, GPON (del ingles Gigabit Capable Passive Optical Network, Redes Opticas Pasivas capaces de Gigabits, ITU-T G. 984.1) X- GPON (del ingles 10-Gigabit-capable passive optical network, Redes Opticas Pasivas capaces de 10 Gigabits, ITU-T G. 987.1) y EPON (del ingles Ethernet Passive Optical Network, Redes Opticas Pasivas Ethernet, ITU-T 802.3ah - 2004 - parte 3) y son las

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soluciones mas extendidas utilizadas para proporcionar acceso en banda ancha sobre fibra.

Las redes PON suelen tener una estructura de arbol de punto a multipunto; asi un gran numero (miles o decenas de miles) de instalaciones de cliente estan conectadas mediante fibra optica a una misma Oficina Central (tambien llamada CO del ingles "Central Office”) del operador. La Figura 1 muestra un ejemplo de topologia de redes de acceso PON. Como se muestra en esta figura, MxN instalaciones de cliente (2) estan conectadas a una unica Termination de Lmea Optica (OLT, del ingles Optical Line Termination) (4) situada en el bastidor (3) en la Oficina Central (1) del operador. El medio de transmision, las ramas de fibra (6), conecta la OLT (4) con las Unidades de Red Opticas MxN (ONUs, del ingles Optical Network Unit, tambien llamadas Terminacion de Red Optica o ONTs del ingles Optical Network Termination) (5) situadas en las instalaciones de cliente o usuario (2). Para hacer esto, la infraestructura de acceso de fibra utiliza unos divisores opticos (pasivos) de potencia 7a (1: M) y 7b (1: N) para dividir la senal optica procedente de la OLT (4) en las diferentes ONUs (5). La division optica puede llevarse a cabo en un solo punto, pero por razones de despliegue, la division optica de potencia tipicamente se lleva a cabo en dos niveles como en el ejemplo mostrado. Para el primer nivel se utiliza solo un divisor optico de potencia 7a, con una entrada y M salidas y para el segundo nivel de division, hay M divisores opticos de potencia 7b, cada uno de ellos con una entrada y N salidas.

La primera generation de redes opticas pasivas eran redes TDM-PON, es decir, que usaban Multiplexacion por Division en el Tiempo (TDM, del ingles "Time Division Multiplexing”). Sin embargo, mas recientemente han aparecido otras redes PON que usan otro tipo de multiplexacion, en concreto las redes WDM-PON. WDM-PON es una tecnologia de acceso optico, que utiliza la tecnologia de Multiplexacion por Division en Longitud de Onda (WDM, del ingles "Wavelength Division Multiplexing”) ya que esta tecnica permite un transporte del trafico mas eficiente ofreciendo a los usuarios velocidades de acceso mucho mayores que las conseguidas en las TDM-PON.

En este escenario, los operadores de telecomunicaciones tienen el reto de la supervision de plantas exteriores con topologias punto-multipunto (con miles de ramas de fibra), de manera que se consiga un coste operacional bajo, asegurando al mismo tiempo un riesgo bajo de interruption del circuito y un tiempo de recuperation rapido en caso de fallos en la capa fisica de la red optica PON, por lo que los problemas o defectos que puedan aparecer en la capa fisica deben detectarse y repararse en el menor tiempo posible.

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La detection de fallos (rupturas, empalmes, contactos defectuosos, incurvaciones...) es bastante sencilla en enlaces punto a punto, usando tecnicas reflectometricas, en concreto usando reflectometros opticos en el dominio del tiempo (OTDR, del ingles "Optical Time Domain Reflectometers”). Estas tecnicas permiten la deteccion de fallos mediante el envio de pulsos opticos (tambien llamados impulsos opticos), la reception de reflexiones o ecos (por ejemplo, por dispersion de Rayleigh) y la medicion del retardo del eco recibido (ya que los desperfectos en la fibra crean ecos y, por lo tanto, el retardo del eco recibido permite estimar su localization mientras que el analisis de la forma de onda y el espectro del eco ayuda a determinar el tipo de desperfecto que ha provocado el eco).

Sin embargo, esta tecnica no funciona en redes punto multipunto (como TDM-PON), ya que la senal de eco recibida por el OTDR puede consistir, si hay desperfectos en distintas fibras, en la suma de diferentes senales reflejadas, por lo que no se puede discernir de manera sencilla en cual de las numerosas ramas de fibra optica se produce el fallo. Para identificar que fibra esta fallando, usando este tipo de reflectometros, habria que repetir la prueba de reflectometria para cada fibra del cable optico, lo que es inviable en terminos de recursos, tiempos y costes.

Se han desarrollado algunas soluciones en la tecnica anterior para solventar el caracter ambiguo de la localizacion de los desperfectos en este tipo de redes. Por ejemplo, usando OTDR sintonizables localizados en la oficina central. Pero todas estas soluciones son complejas porque supondria utilizar laseres sintonizables y un gran numero de filtros opticos sintonizables, lo que implica un coste enorme.

Otras soluciones de monitorizacion en redes opticas pasivas con multiplexacion en longitud de onda, WDM-PON, hacen tambien uso de OTDR para supervisar el sistema PON, de forma que requieren de un conmutador para seleccionar que rama se monitoriza en cada momento, presentando las limitaciones previamente descritas y la adicional de que se requiere mucho tiempo para detectar la localizacion del fallo en redes PON con un gran numero de abonados.

Otras tecnicas para la monitorizacion de redes WDM-PON utilizan filtros distintos centrados en diferentes longitudes de onda distintas en cada una de las ramas de la red (para cada cliente). Esto supone tener tantos filtros diferentes como ramas en la red de acceso optico punto a multipunto lo que implica un coste enorme y ademas, obliga al operador a disponer de un inventario actualizado de los diferentes filtros para su mantenimiento (que asocie cada

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rama a su filtro correspondiente), lo que conlleva el riesgo de errores de vigilancia y mantenimiento.

A continuacion se exponen algunos documentos de la tecnica anterior que proponen soluciones para la deteccion de desperfectos en redes PON:

La patente espanola ES2397024B1 propone el uso de una fuente laser sintonizable y reflectores opticos, situados en cada fibra de entrega, que reflejan las senales luminosas de una longitud de onda espedfica e individualizada. La fuente laser emite a cada una de las longitudes de onda de reflexion asociadas a los reflectores, de este modo, y mediante un equipo de analisis de recepcion en la OLT, se puede determinar, por medio de la longitud de onda de la senal reflejada la fibra de entrega correspondiente a cada una de las senales reflejadas. Ademas de los inconvenientes del uso de laseres sintonizables, otro inconveniente de este sistema es que es necesario utilizar distintos reflectores opticos en cada una de las fibras de entrega de la red PON.

La patente europea EP2086133B1 presenta un sistema en que la OLT genera una senal de disparo que se recibe en cada ONU. En la ONU, al recibir esta senal, se genera una nueva senal de subida que se recibe y analiza (analisis OTDR) en la OLT. A cada ONU se le asigna un retardo en el lanzamiento de la senal de subida, de este modo, en la OLT se puede distinguir a que fibra de entrega le corresponde cada senal de subida. Sin embargo, en este sistema es necesario instalar unidades de monitorizacion en cada una de las ONUs, lo que aumenta el coste del sistema frente al uso de reflectores opticos y ademas es un sistema bastante complejo debido a la sincronizacion necesaria entre la OLT y todas las ONUs.

En el documento Radio-frequency self-referencing system for monitoring drop fibres in wavelength division multiplexing passive optical networks” IET Optoelectron., 2010, Vol. 4, Iss. 6, pp. 226-234 por J. Montalvo, D.S. Montero, C. Vazquez, J.M. Baptista, J.L. Santos se presenta una tecnica basada en la medida de la degradacion de las perdidas a partir de una senal de referencia y la de sensado (medida en la rama a monitorizar). Utiliza un AWG convencional y el parametro utilizado en la monitorizacion es una relacion entre potencias en dos condiciones de retardo distintas y el retardo para retrasar la senal de referencia y la de medida se realiza de forma analogica. Este sistema necesita de dos filtros espedficos para monitorizar cada rama, cada uno con un rango en longitudes de onda concreto con los consiguientes inconvenientes apuntados anteriormente. Ademas, no permite la monitorizacion con el canal en servicio.

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SUMARIO DE LA INVENCION

A la vista del estado de la tecnica, se necesita una solucion alternativa que permita detectar y prevenir fallos en redes de fibras opticas punto a multipunto de forma eficiente, rentable y lo mas exacta posible, que resuelva al menos parte de los inconvenientes que presentan los sistemas de la tecnica anterior. Con este fin, la presente invencion propone un metodo y sistema de supervision y monitorizacion preventiva de fibras opticas, especialmente en redes de acceso WDM-PON.

En concreto, en un primer aspecto, la presente invencion propone un procedimiento para la monitorizacion de una red de fibra optica que da servicio a un conjunto de clientes, donde dicha red tiene un conjunto de ramas de fibra optica y al menos una oficina central, estando el metodo caracterizado porque comprende las etapas de:

a) Inyectar en la red, una primera senal optica en una primera longitud de onda;

b) Reflejar esta primera senal optica en un primer filtro optico reflector sintonizado a dicha primera longitud de onda y recibir en una unidad de procesado esta primera senal optica reflejada;

c) Inyectar en la red, una segunda senal optica con una segunda longitud de onda distinta a la primera longitud de onda, estando el ancho de banda de esta segunda senal optica dentro de una determinada banda, llamada banda de monitorizacion;

d) En un dispositivo AWG dclico, dividir esta segunda senal optica en senales opticas de distintas longitudes de onda y entregar cada una de estas senales opticas a la rama de fibra optica correspondiente del conjunto, donde a cada rama del conjunto le corresponde a la salida del dispositivo AWG, dentro de la banda de monitorizacion, una longitud de onda determinada distinta al resto, donde en cada rama de fibra optica del conjunto existe un segundo filtro optico reflector y donde todos los segundos filtros opticos reflectores de las ramas tienen el mismo ancho de banda, que comprende todas las longitudes de onda correspondientes a todas las ramas de fibra optica del conjunto dentro de la banda de monitorizacion;

e) En cada una de las ramas a las que el dispositivo AWG dclico le ha entregado una senal optica, reflejar en el segundo filtro optico reflector de dicha rama dicha

senal y recibir en la unidad de procesado la senal reflejada por cada rama, y

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f) Determinar el estado del conjunto de ramas de fibra optica y del dispositivo AWG dclico mediante el analisis de las senales de luz reflejadas recibidas en los pasos b) y e) en la unidad de procesado.

La red de fibra optica puede ser una Red Optica Pasiva que utiliza Multiplexacion por Division de Longitud de Onda, WDM-PON.

El primer filtro optico sintonizado a la primera longitud de onda puede estar situado en un tramo de fibra optica entre la oficina central y un dispositivo AWG dclico. Por ejemplo, puede estar situado a la entrada del dispositivo AWG dclico. E incluso el primer filtro puede estar co-ubicado con el AWG instalado en su fibra de entrada, o incluso integrado dentro del propio componente AWG, de manera que ni siquiera fuera necesario instalar un componente adicional en la red WDM-PON, sino que el propio AWG ya tiene el reflector integrado en su entrada. El dispositivo AWG dclico puede estar en planta externa de la red de fibra optica.

La primera y las segundas longitudes de onda pertenecen a una banda optica distinta de la banda optica que se usa para dar servicio a los clientes de la red de fibra optica. Por ejemplo, la primera longitud de onda puede ser 1490 nm y la segunda longitud de onda 1470 nm.

La unidad de procesado puede estar en la oficina central y las primeras y segunda senales se pueden inyectar (en sentido descendente, es decir, hacia el usuario) desde dispositivos ubicados en la oficina central.

La primera senal optica puede ser una senal optica de banda estrecha que proviene del filtrado centrado en la primera longitud de onda de parte de una senal optica generada por una fuente de luz de banda ancha modulada por un modulador Acusto-Optico y la segunda senal optica puede provenir del filtrado centrado en la segunda longitud de onda del resto de la senal optica generada por la fuente de luz de banda ancha modulada por el modulador Acusto-Optico. El ancho de banda de la segunda senal optica puede ser mucho mayor (mas de 10 veces) que el ancho de banda de la primera senal optica. La segunda senal optica puede ser de ancho de banda amplio y contener componentes en todas las longitudes de onda correspondientes a todas las ramas del conjunto dentro de la banda de monitorizacion, por lo que en el paso d) el AWG dclico entrega una senal optica de distinta longitud de onda a todas y cada una de las ramas de fibra optica del conjunto.

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El estado de cada rama se puede determinar a partir de la perdida de potencia en cada rama. Para calcular la perdida de potencia en cada rama se puede realizar una deteccion de fase. En concreto, en una realizacion el paso f) comprende comparar la senal optica reflejada por los filtros de las ramas de fibra optica con la primera senal optica reflejada en el filtro centrado en la primera longitud de onda y en una realizacion el paso f) comprende para cada rama:

- retrasar entre si, la senal reflejada proveniente de dicha rama y la primera senal optica reflejada en el primer filtro,

- sumar dichas senales retrasadas,

- detectar la fase de dicha senal resultante de la suma de las senales retrasadas,

- determinar la perdida de potencia en dicha rama a partir de la fase detectada.

En una realizacion en el paso f) el estado de cada rama se determina a partir de la perdida de potencia en cada rama y para calcular la perdida de potencia en cada rama se realiza una relacion entre potencias opticas detectadas para diferentes condiciones de retardo. En concreto, en una realizacion el paso f) comprende para cada rama:

- retrasar entre si, la senal reflejada proveniente de dicha rama y la primera senal optica reflejada en el primer filtro,

- sumar dichas senales retrasadas,

- detectar la relacion de potencias de las senales resultantes de la suma de las senales retrasadas ante dos condiciones de retardo distintas;

- determinar la perdida de potencia en dicha rama a partir de la relacion de potencias detectadas.

El primer filtro optico reflector y cada uno de los segundos filtros opticos pueden ser filtros de fibra de Rejillas de Bragg (FBG, del ingles Fiber Bragg Grating). Los filtros opticos situados en cada una de las ramas de fibra optica pueden estar entre el dispositivo AWG dclico y el equipo del cliente al que da servicio dicha rama de fibra optica, por ejemplo, junto al equipo del cliente o incluso incorporados dentro del equipo de cliente.

En una realizacion, el paso de recibir en una unidad de procesado la senal reflejada por cada rama de fibra optica comprende:

- Multiplexar en una senal en el dispositivo AWG dclico las senales de luz, cada una con una longitud de onda distinta, reflejadas en los filtros de las distintas ramas de fibra optica;

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- Recibir en otro dispositivo AWG situado en la oficina central, la senal multiplexada por el dispositivo AWG dclico y demultiplexarla obteniendo las senales opticas, cada una con una longitud de onda distinta, reflejadas en los segundos filtros de reflexion de las distintas ramas de fibra optica;

- Entregar dichas senales opticas reflejadas a la unidad de procesado.

En una realizacion en el paso f) se calcula la perdida de potencia que se ha producido en cada rama y el estado del dispositivo AWG se determina a partir de perdidas de potencia detectadas en todas las ramas.

En un segundo aspecto, la presente invencion propone un sistema de monitorizacion de una red de fibra optica que da servicio a un conjunto de clientes, donde dicha red tiene un conjunto de ramas de fibra optica y al menos una oficina central, estando el procedimiento caracterizado porque comprende:

- Una fuente de emision de luz configurada para generar una senal optica,

- Un primer elemento multiplexador-demultiplexador configurado para demultiplexar la senal optica proveniente de una fuente de emision de luz para obtener una primera senal optica a una primera longitud de onda e inyectar dicha primera senal optica en la red;

- Un segundo elemento multiplexador-demultiplexador configurado para demultiplexar la senal optica proveniente de una fuente de emision de luz para obtener una segunda senal optica a una segunda longitud de onda e inyectar dicha segunda senal optica en la red;

- Un dispositivo AWG dclico configurado para dividir una senal optica que recibe a su entrada, en senales de distintas longitudes de onda y entregar cada una de estas senales opticas a la rama de fibra optica correspondiente del conjunto, donde cada una de las ramas de fibra optica del conjunto estan conectadas a un puerto distinto de salida de dicho dispositivo y le corresponde, dentro de una determinada banda, banda de monitorizacion, una longitud de onda determinada distinta al resto;

- Un primer filtro optico reflector sintonizado a una primera longitud de onda;

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- En cada rama de fibra optica del conjunto, un segundo filtro optico reflector centrado en la segunda longitud de onda, donde todos los filtros opticos de todas las ramas tienen el mismo ancho de banda que comprende todas las longitudes de onda, dentro de la banda de monitorizacion, correspondientes a la salida del AWG dclico a todas las ramas de fibra optica del conjunto y

- Una unidad de procesado con un receptor optico configurado para recibir las senales opticas reflejadas por los filtros, estando la unidad de procesado configurada para detectar problemas en el conjunto de ramas de fibra optica y en el dispositivo AWG dclico mediante el analisis de las senales de luz reflejadas recibidas.

De acuerdo con otro aspecto de la invencion, se proporciona un producto de programa informatico, que comprende unas instrucciones ejecutables por ordenador para llevar a cabo cualquier procedimiento divulgado con anterioridad, cuando el programa es ejecutado en un ordenador, en un procesador digital de la senal, en una matriz de puertas programable por campos (FPGA, en ingles Field Programmable Gate Array), en un circuito integrado espedfico de la aplicacion, en un microprocesador, en un microcontrolador, o en cualquier otra forma de hardware programable y tambien se incorpora un medio de almacenamiento de datos digital que codifique un programa ejecutable por la maquina para llevar a cabo cualquiera de los procedimientos divulgados.

En consecuencia, de acuerdo con la invencion, se proporcionan un metodo, un sistema y un programa informatico de acuerdo con las reivindicaciones independientes. Formas de realizacion ventajosas se definen en las reivindicaciones dependientes. Estos y otros aspectos de la invencion resultaran evidentes y se elucidaran a partir de las formas de realizacion descritas en las lmeas que siguen de la presente memoria.

DESCRIPCION DE LOS DIBUJOS

Para completar la descripcion que se esta llevando a cabo y con objeto de contribuir a una mejor comprension de las caracteristicas de la invencion, de acuerdo con un ejemplo preferente de su forma de realizacion practica, acompanando a dicha descripcion como parte integrante de la misma, se ofrece un conjunto de dibujos en los que, a modo de ilustracion y no con caracter restrictivo, se representan las siguientes figuras:

La Figura 1 muestra un diagrama de bloques de un ejemplo de Red de Acceso Optica

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Pasiva, PON.

La Figura 2 muestra una grafica con la respuesta en longitud de onda de un dispositivo AWG dclico.

La Figura 3 presenta un diagrama de bloques de la estructura propuesta de acuerdo a una realizacion de la presente invencion.

DESCRIPCION DETALLADA DE LA INVENCION

La presente invencion puede materializarse en otros dispositivos, sistemas y/o procedimientos espedficos. Las formas de realizacion descritas deben considerarse en todos los sentidos unicamente como ilustrativas y no como restrictivas. En particular, el alcance de la invencion se define por las reivindicaciones adjuntas mas que por la descripcion de las figuras incluidas en la presente memoria. Todos los cambios que se incluyan en el significado y en el ambito de equivalencia de las reivindicaciones deben quedar comprendidos dentro de su alcance.

La presente invencion trata de la deteccion y prevencion de fallos en redes de acceso de fibras opticas, WDM-PON. Las formas de realizacion presentadas se van a referir a este tipo de redes, pero las formas de realizacion son aplicables tambien a otros tipos de redes.

Las formas de realizacion que se exponen seguidamente resuelven algunos de los problemas encontrados en las tecnicas de monitorizacion de la tecnica anterior. Estas formas de realizacion suponen una propuesta innovadora, que se refiere en concreto a un metodo y sistema de monitorizacion preventiva que permite detectar con precision los fallos incluso en redes de acceso de fibras opticas punto a multipunto WDM-PON de manera economica, rapida, simple y precisa.

Como se ha explicado anteriormente, las redes WDM-PON son redes de acceso pasivas de fibra optica que usan Multiplexacion por Division en Longitud de Onda (WDM) para realizar una comunicacion punto-multipunto entre una (o varias) Oficina Central de un operador de telecomunicacion y multitud de usuarios (clientes) de dicho operador (o mas concretamente entre la OLT situada en la Oficina Central del Operador y cada una de las ONU situadas en cada instalacion de cada cliente). Las redes WDM-PON suelen usar dispositivos AWG (de matriz de rejilla de guia de onda, del ingles "Arrayed Waveguide Grating”) para separar las

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diferentes longitudes de onda, cada una de las cuales se dirige a un usuario.

Estos dispositivos se suelen usar como demultiplexores opticos, de manera que son capaces de separar, a partir de una senal optica (tambien llamada senal de luz o senal luminosa), que va por una unica fibra optica, senales de distinta longitudes de onda que encamina a puertos de salida distintos, conectados a cada una de las ramas de fibra optica que va a cada una de las ONUs de los usuarios, permitiendo la comunicacion punto- multipunto. En otras palabras, un dispositivo AWG divide la luz que procede de una fuente de luz en diferentes componentes de luz, cada uno centrado en una longitud de onda Xi (1 < i < R), donde R es el numero de ramas/clientes a los que sirve el AWG.

Por supuesto, el dispositivo AWG tambien se usa como multiplexor, siendo capaz de multiplexar un alto numero de senales de distintas longitudes de onda en una sola senal que transmite por una unica fibra optica. Estos dispositivos se basan en un principio fundamental de optica, que en una red de fibra optica, se pueden transportar un buen numero de canales de distinta longitud de onda en una sola fibra optica sin que la interferencia cruzada entre ellos sea apreciable.

En el sistema propuesto en la presente invention, se va a usar tambien un dispositivo AWG, pero en este caso es un dispositivo AWG dclico; al contrario que en algunas soluciones del estado de la tecnica donde se usan AWG no dclicos. Un dispositivo AWG no dclico separa la senal (o senales de entrada) en senales de distintas longitudes de onda (llamadas canales) y entrega a cada puerto de salida del AWG (es decir a cada rama de fibra optica) una senal de una unica longitud de onda (en una determinada banda). Sin embargo, el dispositivo AWG dclico (que se va a usar en la presente invencion) tiene una respuesta periodica, por lo que a cada puerto de salida encaminara senales de una determinada longitud de onda y senales de longitudes de onda equidistantes con esa primera longitud de onda (en la misma banda o en distintas bandas).

En otras palabras, un AWG dclico tiene una respuesta periodica de forma que cada rama de salida del AWG engloba a un canal en una determinada banda y ademas a otros canales equiespaciados (desde el punto de vista de la longitud de onda) en la misma banda optica o en otras bandas. Asi, con los AWGs dclicos, una misma rama de salida se puede utilizar simultaneamente en varias bandas opticas. Tipicamente para comunicacion bidireccional una banda se utiliza para un sentido de transmision de datos y otra para el sentido contrario o, como en la presente invencion, una banda se usara para dar servicio a los clientes y otra

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para monitorizacion. Un AWG no-dclico no tiene una respuesta periodica, de forma que cada rama solo deja pasar un canal (una senal de una determinada longitud de onda) en la banda correspondiente.

Para exponer mas claramente su funcionamiento, la Figura 2 muestra una grafica con la respuesta en longitud de onda de un dispositivo AWG dclico con 32 ramas (R=32). En la figura se muestran las ramas 1 (en lmea continua) y 32 (en lmea discontinua). Como puede observarse, cada rama funciona simultaneamente en varias bandas debido al funcionamiento dclico del AWG. Dentro de cada banda habra senales de distintas longitudes de onda que pueden pertenecer a distintas ramas.

En la presente invencion, las caracteristicas del AWG dclico (que en cada rama pueda encontrarse senales de distintas bandas o rangos opticos) se usa para realizar la monitorizacion usando senales en una banda optica distinta a la del canal en servicio (es decir, a la banda usada por el operador de telecomunicaciones para dar servicio) y que, por lo tanto, la monitorizacion (deteccion de fallos) se realice estando la rama en servicio (que es una de las ventajas de la presente invencion). En algunas soluciones del estado de la tecnica, se usa un AWG dclico, pero solo para transmision de datos en ambos sentidos de transmision, usando una banda (ciclo) para un sentido de las senales de servicio (sentido usuario-central) y otra banda (ciclo) para el sentido contrario de las senales de servicio (sentido central-usuario), por lo que solo usan dos ciclos del AWG dclico. Pero en ninguna solucion del estado de la tecnica, se usa una tercera banda (ciclo) adicional del AWG dclico para realizar la monitorizacion usando senales en una banda optica distinta a la(s) banda(s) de servicio; es decir, en la presente invencion se usa el AWG dclico en tres ciclos (bandas), dos para las senales de servicio y una distinta para las senales de monitorizacion, al contrario que en el resto de soluciones del estado de la tecnica donde o no se usa AWG dclico o solo se usa en dos ciclos para transmision simultanea de datos en ambos sentidos de transmision.

En una realizacion se puede usar la banda S (1460-1530 nm) para la monitorizacion y las bandas C (1530-1565nm) y L (1565-1625nm) para los canales de comunicacion (servicio); aunque por supuesto, otras combinaciones de bandas tambien son posibles.

Por otro lado, el sistema propuesto ademas usa solamente un tipo de filtro (de reflexion) en cada una de las ramas a monitorizar. Como se ha visto, en soluciones del estado de la tecnica, los filtros usados en cada rama a monitorizar estan centrados en longitudes de onda

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distintas (cada filtro estara centrado en la longitud de onda correspondiente a la rama de fibra optica en la que se encuentra) y, por lo tanto, es necesario utilizar filtros diferentes en cada rama saliente del AWG o equivalente (con los consiguientes problemas de inventario y mantenimiento anteriormente comentados). Sin embargo, en la solucion propuesta aqui, los filtros de reflexion colocados en cada rama de salida del AWG reflejan todo el rango de longitudes de onda utilizado para monitorizacion (por ejemplo, toda una banda optica), por tanto independientemente de la rama a la que se conecte el filtro, se reflejara la longitud de onda correspondiente de monitorizacion. Es decir, en la presente invention se usan filtros iguales (que cubren el mismo rango de longitudes de onda) en todas las ramas (por lo tanto intercambiables), por lo que se simplifican las actividades de inventario (al usar el mismo filtro para todas las ramas no hay que llevar un inventario estricto que asocie cada rama con su filtro correspondiente) y mantenimiento, y consecuentemente se reducen los costes de la red. Por lo tanto, la presente invencion usa una topologia de monitorizacion "colorless” (ausencia de color) es decir, independiente de la longitud de onda del canal.

En la solucion propuesta, para realizar la monitorizacion, para cada una de las ramas de fibra se cuenta con una senal optica de monitorizacion (o medida) y una senal optica de referencia comun. A traves de una detection heterodina se detectan las pequenas variaciones de potencia de cada una de las ramas (comparando la senal de referencia comun con la senal de medida reflejada en cada rama), que indican o la degradation en perdidas que se produce y, a partir de ella, se puede detectar la presencia actual de un fallo en la rama o predecir la posibilidad de que ocurra en el futuro un fallo en dicha rama. Como se explicara mas adelante, a partir de esta comparacion tambien se pueden detectar fallos en otros dispositivos de la red de fibra optica, como por ejemplo en el AWG. Este procesado se desarrolla en la oficina central.

Es decir, la invencion propuesta permite detectar no solo perdidas totales de la senal en las ramas que indican un fallo actual sino tambien atenuaciones de la senal optica en las ramas (aunque sean muy leves), por lo que se puede detectar un deterioro de una determinada rama o del dispositivo AWG antes de que ocurra la rotura o fallo grave y actuar en consecuencia; por lo que, al contrario de las soluciones existentes, la presente invencion permite desarrollar una labor no solo de deteccion de fallos sino tambien de prevention de los mismos (pudiendo por lo tanto actuar antes del fallo evitando la interruption del servicio).

La presente invencion permite detectar atenuaciones en tramos de la red optica mucho mas leves que las que permiten detectar las soluciones del estado de la tecnica y que incluso las

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que recogen algunos de los estandares actuales. Asi en algunos de estos estandares (por ejemplo en SFF-8472 o ITU-T G.984.2 Physical Media Dependent (PMD) layer specification (Amd2, Appendix IV), March 2008) se exige una precision en las medidas de ±3dB, mientras en la presente invention se pueden obtener precisiones en las medidas de atenuacion mucho menores de 1 dB.

La presente invencion se puede usar combinada con otras tecnologias del estado de la tecnica (por ejemplo, OTDR) si se quiere localizar en que punto de la rama exacto se ha producido el fallo. Es decir, se puede usar la presente invencion para detectar problemas incluso muy leves en alguna de las ramas y entonces usar otra tecnica de las ya existentes para localizar en que punto de la rama se ha producido el problema.

En la Figura 3 se presenta un esquema de la estructura propuesta de acuerdo a una realization de la presente invencion. En el se muestra una red de acceso WDM-PON, en la que existen una serie de elementos instalados en una oficina central de un operador de telecomunicacion y otros elementos situados en planta externa.

Primeramente, vemos que existe una infraestructura de fibra optica en planta externa, que esta ramificada de modo que de cada uno de los puertos de salida (32b) del dispositivo AWG dclico (32) sale una rama de fibra optica (33) que va a cada equipo o unidad de cliente (ONU) (34) situado en cada una de las instalaciones del cliente. Este dispositivo AWG dividira la luz que recibe a su entrada (32a) en diferentes componentes de luz cada uno centrado en una longitud de onda distinta, cada uno de las cuales ira a una rama de fibra optica distinta. Si el numero de salidas del AWG es R (en otras palabras, el AWG sirve a R ramas opticas a la salida) a cada una de estas salidas le corresponded una unica senal optica de una longitud de onda distinta A,iM (1 ^ i ^ R) dentro del ancho de banda (tambien llamado banda) de monitorizacion, y, cuando el AWG recibe una senal optica en el ancho de banda de monitorizacion, a su entrada (32a), la dividira en componentes de longitud de onda A,iM (para aquellas longitudes de onda A,iM que existan en la senal optica de entrada) y entregara dicho componente a su rama correspondiente. Si la senal optica de entrada de este AWG tiene un ancho de banda suficiente como para tener componentes opticos en las longitudes de ondas de todas las ramas, el AWG entregara R senales de longitudes de onda distintas (cada una a una rama correspondiente). Como es logico, si la senal optica de entrada no tiene ancho de banda suficiente (es decir, no tiene componentes opticos en todas las longitudes de onda de todas las ramas dentro del ancho de banda de monitorizacion), pues el AWG solo entregara a su salida, senales opticas de longitud de

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onda A,iM para aquellas longitudes de onda A,iM que existan en la senal optica de entrada. En el ejemplo de la figura, el numero de ramas (clientes) es 32 (aunque solo se muestran 3 por claridad). Por otro lado, el AWG realizara la funcion contraria, multiplexara las senales que recibe de cada rama para formar una unica senal multiplexada que enviara a la oficina central.

Al ser un AWG dclico, cada rama de salida del AWG engloba a un canal en una determinada banda y ademas a otros canales equiespaciados. Esto es, a cada salida le corresponded no solo una longitud de onda en el ancho de banda de monitorizacion, sino otras longitudes de onda equiespaciadas fuera de ese ancho de banda de monitorizacion. Asi, por ejemplo, tambien en la banda de servicio, a cada una de las salidas del AWG le corresponded una senal optica de una longitud de onda distinta A,iS (1 s i < R) dentro de la banda de servicio, y, cuando el AWG recibe una senal optica en la banda de servicio, la dividira en componentes de longitud de onda A,iS (para aquellas longitudes de onda A,iS que existan en la senal optica de entrada) y entregara dicho componente a su rama correspondiente.

El ancho de banda de la senal que se usa para monitorizar sera lo suficientemente estrecho para no abarcar mas de un componente de longitud de onda de los correspondientes a cada rama (es decir, para no "meterse” en otro ciclo del AWG). Ademas suele ser lo suficientemente ancho para cubrir todas las ramas opticas que salen del AWG, es decir para tener un componente (pero solo uno) de la longitud de onda correspondiente a cada rama. Si la senal de monitorizacion no cubre todas las ramas, solo se monitorizaran algunas de ellas (lo que puede interesar en determinadas aplicaciones).

En la Figura 3, aparece un solo AWG dclico (ubicado en una ubicacion remota en la planta externa) que sirve a todos los clientes de la red pero puede haber dos o mas AWGs dclicos (funcionando de la manera mostrada en los parrafos anteriores), cada uno de ellos sirviendo a un determinado numero de clientes de la red.

Ademas, de acuerdo a una realizacion preferente de la presente invencion, existen un filtro en la entrada del AWG, al que llamaremos filtro de referencia (36) y un filtro (35) en cada una de las ramas de fibra optica (a los que llamaremos filtros de rama), situado en la entrada (o al menos cerca) del equipo de cliente. En una realizacion, estos filtros de rama pueden incluso formar parte de (estar incorporados en) el equipo del cliente (del ONU/ONT), de modo que no haga falta instalarlos espedficamente en la rama al venir ya integrados en

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cada equipo. Todos estos filtros seran filtros de reflexion (tambien llamados reflectores opticos) ya que se comportan reflejando (al menos en parte) senales cuya longitud de onda se encuentra en un determinado rango de longitudes de onda y dejando pasar el resto de senales (cuya longitud de onda no esta en un determinado rango de longitudes de onda). El rango de longitudes de onda que refleja el filtro (llamado rango o ancho de banda del filtro) puede ser muy estrecho (por lo que en la practica solo reflejaria senales de una unica longitud de onda) o ser mas ancho (por lo que en la practica reflejaria senales de un conjunto mas o menos grande de longitudes de onda).

Estos filtros pueden ser cualquier tipo de filtros de reflexion pero preferiblemente seran filtros FBG (filtros de red o rejilla de Bragg en fibra optica). Estos filtros FBG pueden ser sintonizados (centrados) en la longitud de onda deseada y tener un ancho de banda (rango de longitudes de onda que reflejan) alrededor de dicha longitud de onda central. Como se ha comentado los filtros de rama estan todos centrados en la misma longitud de onda y cubren el mismo rango de longitudes de onda, mientras que el filtro de referencia, como se explicara mas adelante, suele estar centrado en otra longitud de onda distinta al de los filtros de rama y ser mas estrecho (aunque normalmente esta longitud de onda pertenecera a la misma banda optica que la longitud de onda de los filtros de rama).

Entonces, al tener un filtro por rama y uno de referencia, el numero de filtros necesario en el sistema de monitorizacion propuesto es de R + 1 (siendo R el numero de ramas o clientes de la red). En soluciones del estado de la tecnica se usan dos filtros espedficos para monitorizar cada rama, luego el numero de filtros necesario seria de 2R, mucho mayor que en la solucion propuesta (por lo que la solucion propuesta es mucho menos compleja y costosa que soluciones del estado de la tecnica, sobre todo teniendo en cuenta que el numero de clientes de la red suele ser muy elevado).

En esta realization, existe una fuente de luz (37) de banda ancha (BLS, del ingles "Broadband Light Source), un generador de senal (38) y un modulador (39) Acusto-Optico (AOM, del ingles, "Acousto Optic Modulator”) que modula la senal luminosa generada por la fuente (37) de acuerdo a la senal generada por el generador (38). Estos elementos pueden estar ubicados en la Oficina Central. Esta senal sera una senal de amplio espectro optico que incluira al menos una primera y segunda longitud de onda. La primera y segunda longitud de onda puede ser 1490 nm y 1470 nm respectivamente, aunque por supuesto se pueden usar otros valores de longitud de onda.

La salida de este modulador va a un acoplador (310) que divide la senal luminosa de

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manera que la mayor parte (un 99% de acuerdo al ejemplo mostrado en la figura 3 aunque se pueden usar otros porcentajes de division) va al circulador 2 (312), (y de ah a traves del elemento demux (321) y del AWG externo (32), a los equipos de los clientes a traves de las ramas de fibra optica). El resto (un 1% de acuerdo a este ejemplo) va al circulador 1 (311) (y de ah a traves del elemento demux (320), al filtro reflector de referencia). Esta parte mas pequena de la fuente de luz que va al circulador 1 es la que se usa como senal de referencia y permite obtener la propiedad de auto-referencia del sistema de medida.

En esta realization existen tambien dos elementos demultiplexores-multiplexores (demux- mux) en longitud de onda (320 y 321), que serviran para extraer (filtrar) e introducir las senales de monitorizacion en la red optica (junto con la senal de servicio) y para separar las senales de monitorizacion una vez reflejadas por los respectivos filtros. Estos elementos pueden ser por ejemplo elementos de Multiplexacion por Division Vasta en Longitudes de Onda (CWDM, del ingles Coarse Wavelength Division Multiplexing) aunque otro tipo de demultiplexores-multiplexores pueden ser usados.

El primero de estos elementos (320), recibe la salida del circulador 1 (311) por el puerto 320a y la demultiplexa (filtra) en una senal de rango estrecho (por ejemplo 0.5nm aunque otros rangos son posibles) centrada en la primera longitud de onda (por ejemplo al 1490 nm), que se encamina a la salida 320b y de ah al filtro de referencia (donde sera reflejada). El resto de la senal que recibe por el puerto 320a la encamina por el puerto 320c al transmisor/receptor (317). Asimismo este elemento (320) extraera, de las senales reflejadas que reciba en su puerto 320b, una senal centrada en la primera longitud de onda (senal de referencia reflejada) y la entregara al procesador 313 (a traves del puerto 320a). El resto de la senal que recibe por el puerto 320b (que sera senal del servicio de comunicacion optico), la encamina por el puerto 320c hacia al transmisor/receptor 317.

El segundo de estos elementos (321), recibe la salida del circulador 2 (312) por el puerto 321a y la demultiplexa (filtra) en una senal de un determinado rango (por ejemplo 5nm o 20 nm aunque otros rangos son posibles) centrada en la segunda longitud de onda (por ejemplo al 1470 nm) que encamina a la salida 321b y de ah al AWG externo (32) y posteriormente a los equipos de los clientes a traves de las ramas de fibra optica (donde seran reflejadas por los filtros de rama). El resto de la senal que recibe por el puerto 321a la encamina por el puerto 321c hacia el otro elemento demux (320). Asimismo este elemento (321) extraera, de las senales reflejadas por la red que reciba en su puerto 321b, senales centradas en la primera longitud de onda (senales de monitorizacion reflejadas) y la

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entregara al procesador 313 (a traves del puerto 321a). El resto de la senal que recibe por el puerto 321b, la encamina por el puerto 321c hacia el otro elemento demux (320).

La senal del servicio de comunicacion optico que emite el transmisor/receptor 317, al estar en una banda distinta a la de monitorizacion (es decir, no incluye senal ni a la primera ni a la segunda longitud de onda) no se vera afectada por estos elementos demux que lo unico que haran con ella es recibirla por uno de sus puertos (320c o 321c) multiplexarla con las senales que reciban de otros puertos y entregarla en otro de sus puertos (320b o 321b) para que llegue a los clientes, permitiendo ofrecer el servicio de comunicacion a los clientes de manera simultanea a la monitorizacion de la red WDM-PON.

Todos estos elementos tipicamente se encuentran en la oficina central del operador.

En la oficina central del operador se encuentra la unidad (313) de procesado de senal (DSP, del ingles "Digital Signal Processing”) que se encargara de, a traves de tratamiento digital de la senal, medir y analizar las senales reflejadas (tanto las reflejadas por las ramas como la de referencia) para detectar los posibles fallos en las ramas. Esta unidad de procesado tendra entre otros elementos, convertidores analogicos digitales, detectores opticos (photodetectors en ingles) sensibles a la longitud de onda y en general todos los elementos necesarios para recibir, medir y analizar las senales opticas reflejadas. Esta unidad preferentemente funcionara de manera auto-referenciada, es decir, que el resultado de las medidas (y por lo tanto del analisis realizado) es independiente de variaciones absolutas de parametros externos al segmento de fibra que se monitoriza, que desvirtuanan e incluso harian totalmente erroneo el resultado. Por ejemplo, en este caso concreto, lo que se quiere medir es la atenuacion optica (para a partir de ah hacer la deteccion de defectos de la fibra) entre el puerto de entrada del AWG y el extremo final de cada rama de salida del AWG que se conecta a un equipo de cliente (ONU). La auto-referencia permite que si, por ejemplo, cambia la potencia de la fuente de luz (laser) ubicada en la central por efectos de envejecimiento o de temperatura, o se atenua la fibra que conecta la central con el AWG, el parametro de atenuacion de cada rama del AWG no vane ya que se emplea un cociente matematico que anula el efecto de variaciones en los parametros ajenos al segmento de medida.

En la oficina central tambien se encontrana un segundo AWG (316) (que puede ser dclico o no dclico) que recibiria la senal unica resultado de multiplexar en el AWG de planta externa (32), las senales reflejadas por las distintas ramas opticas y las dividira en senales de luz de

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distinta longitudes de onda, cada una de las cuales ira a un canal distinto de salida que se entregaran a la unidad de procesado. Es dedr, en la unidad de procesado se tendra la senal reflejada separada en distintas longitudes de onda, cada una de ellas correspondiente a una de las R ramas opticas. El numero de salidas del segundo AWG sera R (al igual que el primero) y a cada una de estas salidas le corresponded una unica senal optica de una longitud de onda distinta A,iM (1 ^ i ^ R) dentro del ancho de banda de monitorizacion. En otras palabras, lo que hace este segundo AWG es recuperar las senales separadas reflejadas por cada rama optica, que el primer AWG (32) ha multiplexado juntas.

Ademas en la oficina central tambien se encontraria un transmisor/receptor (317) optico que se encargara de la transmision y recepcion de las senales opticas del servicio de comunicacion que se este prestando a los clientes de la red de acceso. Estas senales tendran una longitud de onda perteneciente a bandas distintas a la de monitorizacion, por lo que no seran reflejadas ni por el filtro de referencia ni por los filtros de rama y llegaran al equipo del cliente. En una realization estas senales del servicio estaran en la banda C, por ejemplo, alrededor de 1550 nm en sentido usuario-central, y en la banda L, por ejemplo, alrededor de 1600nm, en sentido central-usuario. Pero por supuesto se pueden utilizar otras bandas y otros valores. Estas bandas de servicio (ancho de banda en la que se encuentran las senales de servicio) seran distintas a la banda de monitorizacion (ancho de banda en la que se encuentran las senales de monitorizacion, tanto la de referencia como la que se envian a las ramas); esto junto con el AWG dclico, permite que la monitorizacion se pueda hacer simultaneamente a la prestacion del servicio.

En una realizacion de la presente invention, la monitorizacion se realizara siguiendo los siguientes pasos:

- El sistema de monitorizacion envia una senal optica (tambien llamada senal optica o senal de luz) (314) de referencia (por ejemplo un pulso optico) a una primera longitud de onda. Esta senal optica sera la senal proveniente de la fuente de luz BLS (37), despues de pasar por el modulador (39) y el acoplador (310). Esta senal es inyectada en la red PON utilizando el circulador 1 (311) y el primer demux (320) que realiza un filtrado en esa primera longitud de onda de la salida de la fuente de ancho espectro, tras el circulador 1. Esta senal tendra un ancho de banda relativamente estrecho (por ejemplo 0,5 nm). Esta primera longitud de onda estara dentro del rango del filtro de referencia (36) situado a la entrada del primer AWG (32) en la planta externa. De hecho, en una realizacion esta primera longitud de onda sera la longitud de onda central de dicho filtro de referencia. La senal de referencia al llegar

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al filtro de referencia sera reflejada (dado que la longitud de onda de esta senal esta dentro del rango del filtro de referencia) y vuelve (318) a la oficina central. En concreto vuelve al circulador 1, gracias a la seleccion del demux (320), que la entregara a la unidad de procesado (313). En una realizacion esta primera longitud de onda esta en la banda S, teniendo un valor por ejemplo de 1490 nm. Pero por supuesto se pueden utilizar otras bandas y otros valores para la primera longitud de onda.

- Se envia una senal optica (tambien llamada senal luminosa o senal de luz) de monitorizacion (315) de amplio espectro optico a una segunda longitud de onda. Esta senal optica sera la senal proveniente de la fuente de luz BLS (37), despues de pasar por el modulador (39) y el acoplador (310). Esta senal es inyectada en la red PON utilizando el circulador 2 (312) y el segundo demux (321) que realiza un filtrado en esa segunda longitud de onda de la salida de la fuente de ancho espectro, tras el circulador 2. Esta senal llegara al AWG dclico y no sera reflejada por el filtro de referencia (36) de la entrada del AWG, ya que esta segunda longitud de onda sera distinta de la primera longitud de onda y estara fuera del rango de reflexion del filtro de referencia.

- En el AWG dclico esta senal sera dividida en senales de distintas longitudes de onda, cada una de las cuales ira a parar a una de las ramas opticas que va a cada equipo de cliente. Tipicamente esta senal tendra un ancho de banda lo suficientemente grande para cubrir todas las ramas opticas que salen del AWG dclico (32); es decir, siguiendo con el ejemplo explicado anteriormente, esta senal estara centrada en la segunda longitud de onda y abarcana todo el rango de longitudes de onda utilizado para monitorizacion de las ramas (A,iM, 1 < i < R). Si la senal de monitorizacion no cubre todo este ancho de banda, pues solo se monitorizaran (solo les llegara una senal de monitorizacion) algunas de ellas (lo que puede interesar en determinadas aplicaciones).

La senal que va por cada una de las ramas, se encontrara con el filtro reflector de cada rama. Los filtros reflectores utilizados en las ramas estaran centrados en esta segunda longitud de onda y, como se ha explicado anteriormente, estos filtros tienen el ancho de banda suficiente para abarcar (y por lo tanto reflejar) todo el rango de longitudes de onda utilizado para monitorizacion de las ramas (A,iM, 1 < i < R); por ello todos los filtros pueden ser iguales, y no es necesario conocer la longitud de onda de operacion de cada puerto para seleccionar el filtro correspondiente, facilitando la instalacion de este tipo de sistemas y reduciendo su complejidad.. La senal que va por cada una de las ramas tendra una longitud de onda distinta A,iM pero, al cubrir los filtros reflectores de cada rama todas las longitudes de

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onda, en todas las ramas la senal sera reflejada por cada uno de los filtros reflectores y volvera al AWG dclico, que multiplexara todas las senales reflejadas formando una unica senal optica (319) que sera enviada de vuelta a la oficina central. En concreto vuelve al circulador 2, previa seleccion por el demux (321) centrado en la banda de longitudes de onda de rama, que la entregara al segundo AWG (316).

En una realizacion esta segunda longitud de onda esta en la banda S teniendo un valor, por ejemplo, de 1470 nm y el ancho de banda de los reflectores y de la senal de monitorizacion sera de 20nm. Pero por supuesto se pueden utilizar otras bandas y otros valores para la primera longitud de onda. Por ejemplo, en un experimento llevado a cabo para probar el sistema se uso un ancho de banda de 5nm (con lo que solo se cubrio alguna de las ramas salientes del AWG dclico y, por lo tanto, no se hizo la monitorizacion en todas las ramas de todos los clientes).

- El AWG (316) recibina la senal unica resultado de multiplexar en el AWG de planta externa (32) las senales reflejadas por las distintas ramas opticas y las demultiplexara. Es decir, dividira la senal que recibe en senales de luz de distinta longitudes de onda (la correspondiente a cada canal), cada una de las cuales corresponded a la senal reflejada en una de las ramas de fibra optica (33) monitorizada.

La senal reflejada por cada una de las ramas tendra una longitud de onda distinta (la correspondiente a cada rama, A,iM (1 ^ i ^ R)) y dicha senal reflejada se atenuara en su recorrido de forma distinta dependiendo, no solo de la longitud de onda de la fibra de cada rama, sino tambien del estado o posibles fallos en la infraestructura de fibra en dicha rama. Por ejemplo, un cable doblado o un conector sucio pueden producir atenuacion optica en una rama del AWG y eso produciria que la senal reflejada en esa rama fuera mas baja de lo normal. Todas las senales reflejadas se reciben en la unidad de procesado (313). Esta unidad de procesado comparara la senal de referencia reflejada (en la primera longitud de onda) con la senal reflejada recibida de cada rama (a longitudes de onda diferentes pero en el entorno de la segunda longitud de onda), para calcular la atenuacion de cada rama y, a partir de la atenuacion, determinara rapidamente si hay o puede haber algun problema en dicha rama. Al realizarse el procesado digitalmente, es posible su desarrollo virtualmente en un PC (ordenador personal, del ingles "Personal Computer”) lo que permite una reconfiguracion remota mas inmediata.

Ademas mediante este procesado de las senales reflejadas, tambien se puede detectar

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posibles fallos de operation en el propio AWG dclico (32). En condiciones normales este dispositivo tiene unas perdidas fijas (siempre las mismas) de unos pocos decibelios entre la entrada y cada uno de sus puertos de salida; en caso de que el AWG sufriera algun fallo, que afectara a todas las ramas simultaneamente, se detectaria una atenuacion adicional parecida en todas las ramas, por lo que se detectaria que en ese dispositivo o en ese punto de la red pasiva de fibra, puede existir algun problema (inundation, golpe por manipulation o accidente, temperatura fuera del rango de operacion, etc...) ya que la atenuacion introducida por el AWG ha variado.

La unidad de procesado realizara el procesado en radio frecuencia, ya que las senales opticas estan moduladas electricamente por el modulador AOM (39). Esto permite mejorar la robustez del sistema frente a ruido electrico que podria interferir con senales continuas si no se modulasen las senales opticas, asi como permitir una mayor resolution del sistema en cuanto al nivel de variation de potencia optica a medir.

Este procesado se puede hacer de varias formas distintas. Por ejemplo, el procesado puede comprender una detection de fase. En concreto, en una realization lo que se hace es, para cada rama i, desfasar (retrasar) entre si la senal reflejada proveniente de la rama y la senal de referencia, recibidas en el procesador (313) (tras pasar por fotodetectores para convertirlas en senales electricas y normalmente tambien por filtros paso de banda para quedarse con la banda que interesa y asi reducir el ruido). Luego se suman las senales desfasadas (retrasadas), de forma que la fase de la senal resultante depende solo de las variaciones de amplitud de cada rama y no de las fluctuaciones de potencia de la fuente o del enlace comunes a ambas senales. Asi se convierten las variaciones de amplitud en variaciones de fase, con lo que, se puede realizar una deteccion en fase y a partir de dicha deteccion en fase, obtener las perdidas (atenuaciones) de la senal que se producen en cada rama. Esto permite la deteccion de atenuaciones muy leves que no se detectarian usando otro tipo de procesado.

La dependencia de la fase de la senal electrica resultante tras su deteccion con las perdidas en la rama analizada viene determinada por la siguiente expresion:

^ = arctg

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sin Qr +Pi • sin Q

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donde 0i es la fase detectada, QR es la frecuencia angular con la que se desfasa la senal electrica que modula la senal optica a la longitud de onda de la senal de referencia reflejada recibida, QSi es la frecuencia angular con la que se desfasa la senal electrica que modula la senal optica a la longitud de onda de la senal reflejada recibida proveniente de cada rama i, y pi son las perdidas en cada una de las ramas "i”. Por lo tanto, mediante esta ecuacion, a traves de la detection de la fase 0i se pueden obtener las perdidas en esa rama.

La selection de los valores espedficos de retardos QR y QSi (que puede ser el mismo para todas las ramas o usar valores de retardo distintos en cada rama) puede hacer que el comportamiento sea mas o menos lineal y con una mayor o menor sensibilidad.

Para hacer la deteccion de fase, se suele usar un amplificador de fijacion (en ingles "lock-in”) que permite medir y detectar (extraer) senales electricas, incluso de poca potencia, en una determinada longitud de onda con gran precision en un canal muy ruidoso. En concreto, la senal resultante de sumar las senales reflejadas retrasadas se pasa por este amplificador que, usando un algoritmo de sintonizacion de fase (del ingles "phase locked loop algorithm”) y una etapa de demodulation, permite detectar la fase de la senal. Para hacerlo con mayor precision el amplificador "lock in” tambien tiene en cuenta la senal de referencia original.

El detectar las perdidas de esta manera, mediante deteccion de fase, permite detectar atenuaciones de la senal muy pequenas, por lo que se puede detectar un deterioro de una determinada rama antes de que ocurra la rotura o fallo grave en esa rama y actuar en consecuencia; por lo que la presente invention permite desarrollar una labor no solo de deteccion de fallos sino tambien de prevention de los mismos.

La realization presentada en los parrafos anteriores de deteccion de atenuacion por medida de la fase es tan solo una posible implementation de una tecnica de deteccion de atenuacion con auto-referencia. Se podnan utilizar cualquier otra de las muchas tecnicas conocidas, por ejemplo, aquellas basadas en la relation de potencias de salida ante dos condiciones de retardo diferentes para la senal de referencia y la senal de cada rama. Estas tecnicas (que monitorizan la relacion de potencias en 2 condiciones de retardo distintas) implican el uso de 2 amplificadores lock-in por rama, mientras que la propuesta anteriormente (que monitoriza la fase con una unica condition de desfase, retardo, relativa ya que es suficiente con poner un desfase, retardo, relativo entre ambas senales) tan solo necesitan un amplificador lock-in por rama.

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Resumiendo, el metodo y sistema de monitorizacion propuesto emplea AWGs dclicos junto a filtros reflectores en cada rama iguales, donde uno de los ciclos del AWG se corresponde con una banda optica dedicada a monitorizacion, mientras que otras bandas se pueden utilizar simultaneamente para transmision de datos en ambos sentidos de transmision. La presente invention presenta, un metodo y sistema economico, rapido y flexible para la supervision y monitorizacion de fibras opticas en redes WDM-PON. La solution propuesta permite optimizar el numero de filtros usados (uno por rama de fibra) y ademas permite el desarrollo de una topologia de monitorizacion "colorless”, es decir, independiente de la longitud de onda, con lo que los filtros usados en cada rama son iguales y por lo tanto intercambiables. De este modo, el mismo tipo de reflector se puede conectar a cualquier rama de manera indiferente, porque todos ellos funcionan en todas las longitudes de onda de la banda de monitorizacion, simplificando las actividades de inventario y mantenimiento, por lo que se evitan errores y se minimiza el coste de la red. En soluciones del estado de la tecnica, era necesario utilizar un reflector (o un par de reflectores) distintos en cada rama. Ello conjuntamente con el uso de modulation en frecuencia y retardos virtuales (se realizan mediante software sobre las senales adquiridas provenientes de la rama y de la referencia) permite realizar un procesamiento software que ofrece mayor flexibilidad, precision y reconfiguration. En esquemas previos se propoma el uso de retardos analogicos y amplificadores de lock-in costosos. Ademas, la invencion propuesta permite una gran precision y sensibilidad en la detection, por lo que permite detectar atenuaciones muy leves de la senal optica en un determinado tramo de fibra optica, por lo que se pueden detectar deterioros pequenos antes de que ocurra la rotura o fallo grave en esa rama y actuar en consecuencia; por lo que, al contrario de las soluciones existentes, la presente invencion permite desarrollar una labor no solo de deteccion de fallos sino tambien de prevention de los mismos con mas precision que tecnicas anteriores (pudiendo por lo tanto actuar antes del fallo evitando la interruption del servicio). Ademas, con el metodo y sistema propuesto se puede realizar la monitorizacion mientras el canal esta en servicio pero recorriendo el mismo camino que la senal que se usa para prestar el servicio; por lo que se puede hacer una monitorizacion muy fiable de la infraestructura usada para el servicio sin que haga falta la interrupcion del mismo ni realizar la monitorizacion a horas en que no se preste servicio. Como se ha explicado, la presente invencion no solo detecta fallos en las ramas de fibra optica sino que tambien permite detectar posibles fallos de operation en el propio AWG.

Esta tecnologia tiene un alto potencial en cualquier tipo de redes de acceso, pero especialmente en redes de acceso para negocios donde se requiere una alta seguridad y fiabilidad, asi como en redes metropolitanas y en redes convergentes fijo-movil.

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Aunque en algunas de las formas de realizacion se presentaron unos valores concretos para algunos parametros como las longitudes de onda usadas, las bandas de monitorizacion y servicio, el ancho de banda de los filtros y de las senales de entrada...resultara evidente para el experto en la materia que pueden ser utilizados otros tipos de valores por la presente invencion sin apartarse del alcance de la misma.

La persona experta en la materia advertira sin dificultad que diversos procedimientos descritos con anterioridad pueden ser llevados a cabo por ordenadores programados. En la presente memoria, algunas formas de realizacion estan tambien destinadas a amparar los dispositivos de almacenamiento de programas, por ejemplo, medios digitales de almacenamiento de datos, los cuales son programas de instrucciones ejecutables por ordenador o ejecutables por maquinas de codificacion y legibles por ordenador o por maquina, en los que dichas instrucciones lleven a cabo algunas o todas las etapas de dichos procedimientos descritos con anterioridad. Los dispositivos de almacenamiento de programas pueden ser, por ejemplo, memorias digitales, medios de almacenamiento magneticos, como por ejemplo discos magneticos y cintas magneticas, unidades de disco duro o medios digitales de almacenamiento de datos legibles opticamente. Las formas de realizacion estan tambien destinadas a amparar los ordenadores programados para ejecutar dichas etapas de los procedimientos descritos con anterioridad.

La description y los dibujos simplemente ilustran los principios de la invencion.

La presente invencion ha sido descrita con referencia a formas de realizacion espedficas, debe entenderse por parte de los expertos en la materia que pueden llevarse a cabo los anteriores y diversos cambios distintos, omisiones y adiciones en su forma detallada y precisa sin apartarse del alcance de la invencion segun se define por las reivindicaciones posteriores. Algunos de los pasos de los metodos descritos arriba se pueden realizar en distinto orden al expuesto.

Asi mismo, todos los ejemplos relacionados en la presente memoria tienen solo finalidad pedagogica para ayudar al lector a comprender los principios de la invencion y los conceptos contribution del (de los) inventor(es) para ampliation de la tecnica deben ser interpretados sin finalidad limitativa a dichos ejemplos y condiciones espedficamente relacionadas. Asimismo, todas las declaraciones de la presente memoria, dispositivos de principio, aspectos y formas de realizacion de la invencion, asi como sus ejemplos espedficos estan dirigidos a abarcar los equivalentes de la misma.

Se debe apreciar por parte de los expertos en la materia que cualesquiera diagramas de bloques insertos en la presente memoria representan vistas conceptuales de conjuntos de circuitos ilustrativos que incorporan los principios de la invencion. De manera similar se debe apreciar que cualesquiera mapas de flujo, diagramas de flujo, diagramas de transicion de 5 estados, pseudocodigo y similares, representan diversos procesos que pueden ser sustancialmente representados en un medio legible por ordenador y asi ejecutados por un ordenador o procesador, ya se hayan mostrado de manera explicita o no dichos ordenador o procesador.

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   REIVINDICACIONES

   1. Metodo de monitorizacion de una red de fibra optica que da servicio a un conjunto de clientes, donde dicha red tiene un conjunto de ramas de fibra optica (33) y al menos una oficina central, estando el metodo caracterizado porque comprende las etapas de:

   a) Inyectar en la red, una primera senal optica (314) centrada en una primera longitud de onda;

   b) Reflejar esta primera senal optica en un primer filtro optico reflector (36) sintonizado a dicha primera longitud de onda y recibir en una unidad de procesado (313) esta primera senal optica reflejada;

   c) Inyectar en la red, una segunda senal optica (315) centrada en una segunda longitud de onda distinta a la primera longitud de onda, estando el ancho de banda de esta segunda senal optica dentro de una determinada banda, llamada banda de monitorizacion;

   d) En un dispositivo AWG dclico (32), dividir esta segunda senal optica en senales opticas de distintas longitudes de onda y entregar cada una de estas senales opticas a la rama de fibra optica correspondiente del conjunto, donde a cada rama del conjunto le corresponde a la salida del dispositivo AWG, dentro de la banda de monitorizacion, una longitud de onda determinada distinta al resto, donde en cada rama de fibra optica del conjunto existe un segundo filtro optico reflector (35) y donde todos los segundos filtros opticos reflectores de las ramas tienen el mismo ancho de banda, que comprende todas las longitudes de onda correspondientes a todas las ramas de fibra optica del conjunto dentro de la banda de monitorizacion;

   e) En cada una de las ramas a las que el dispositivo AWG dclico (32) le ha entregado una senal optica, reflejar en el segundo filtro optico reflector (35) de dicha rama dicha senal y recibir en la unidad de procesado (313) la senal reflejada por cada rama y

   f) Determinar el estado del conjunto de ramas de fibra optica y del dispositivo AWG dclico (32) mediante el analisis de las senales de luz reflejadas recibidas en los pasos b) y e) en la unidad de procesado (313).

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2. 2. Metodo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores en el que la red de fibra optica es una Red Optica Pasiva que utiliza Multiplexacion por Division de Longitud de Onda, WDM-PON.
3. 3. Metodo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores en el que el primer filtro optico (36) sintonizado a la primera longitud de onda, esta situado en un tramo de fibra optica entre la oficina central y un dispositivo AWG dclico (32).
4. 4. Metodo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores donde las primeras y las segundas longitudes de onda pertenecen a una banda optica distinta de la banda optica que se usa para dar servicio a los clientes de la red de fibra optica.
5. 5. Metodo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores donde la primera longitud de onda es 1490 nm y la segunda longitud de onda es 1470 nm.
6. 6. Metodo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores donde dicha unidad de procesado esta en la oficina central y las primeras y segunda senales se inyectan desde dispositivos ubicados en la oficina central.
7. 7. Metodo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores donde la segunda senal optica es de ancho de banda amplio y contiene componentes en todas las longitudes de onda correspondientes a todas las ramas del conjunto dentro de la banda de monitorizacion, por lo que en el paso d) el AWG dclico entrega una senal optica de distinta longitud de onda a todas y cada una de las ramas de fibra optica del conjunto.
8. 8. Metodo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde en el paso f) el estado de cada rama se determina a partir de la perdida de potencia en cada rama y para calcular la perdida de potencia en cada rama se realiza una deteccion de fase.
9. 9. Metodo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde el paso f) comprende para cada rama:

   - retrasar entre si, la senal reflejada proveniente de dicha rama y la primera senal optica reflejada en el primer filtro (36),

   - sumar dichas senales retrasadas,

   - detectar la fase de dicha senal resultante de la suma de las senales retrasadas;

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   - determinar la perdida de potencia en dicha rama a partir de la fase detectada.
10. 10. Metodo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores 1-7, donde en el paso f) el estado de cada rama se determina a partir de la perdida de potencia en cada rama y para calcular la perdida de potencia en cada rama se realiza una relacion entre potencias opticas detectadas para diferentes condiciones de retardo.
11. 11. Metodo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores donde dicha primera senal optica es una senal optica de banda estrecha que proviene del filtrado centrado en la primera longitud de onda de parte de una senal optica generada por una fuente de luz (37) de banda ancha modulada por un modulador Acusto-Optico (39) y la segunda senal optica proviene del filtrado centrado en la segunda longitud de onda del resto de la senal optica generada por la fuente de luz (37) de banda ancha modulada por el modulador Acusto-Optico (39).
12. 12. Metodo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde el primer filtro optico reflector y cada uno de los segundos filtros opticos son filtros de fibra de Rejillas de Bragg, FBG.
13. 13. Metodo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde el paso f) comprende comparar la senal optica reflejada por los filtros (35) de las ramas de fibra optica con la primera senal optica reflejada en el filtro (36) centrado en la primera longitud de onda.
14. 14. Metodo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores donde los filtros opticos (35) situados en cada una de las ramas de fibra optica, estan incorporados dentro del equipo de cliente al que da servicio cada rama.
15. 15. Metodo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde el paso de recibir en una unidad de procesado la senal reflejada por cada rama de fibra optica comprende:

    - Multiplexar en una senal en el dispositivo AWG dclico (32) las senales de luz, cada una con una longitud de onda distinta, reflejadas en los filtros de las distintas ramas de fibra optica;

    - Recibir en otro dispositivo AWG (316) situado en la oficina central, la senal multiplexada

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    por el dispositivo AWG dclico y demultiplexarla obteniendo las senales opticas, cada una con una longitud de onda distinta, reflejadas en los segundos filtros de reflexion de las distintas ramas de fibra optica;

    - Entregar dichas senales opticas reflejadas a la unidad de procesado.
16. 16. Metodo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde en el paso f) se calcula la perdida de potencia que se ha producido en cada rama y el estado del dispositivo AWG se determina a partir de perdidas de potencia detectadas en todas las ramas.
17. 17. Sistema de monitorizacion de de una red de fibra optica que da servicio a un conjunto de clientes, donde dicha red tiene un conjunto de ramas de fibra optica (33) y al menos una oficina central, estando el procedimiento caracterizado porque comprende:

    - Una fuente de emision de luz configurada para generar una senal optica,

    - Un primer elemento multiplexador-demultiplexador (320) configurado para demultiplexar la senal optica proveniente de una fuente de emision de luz para obtener una primera senal optica a una primera longitud de onda e inyectar dicha primera senal optica en la red;

    - Un segundo elemento multiplexador-demultiplexador (321) configurado para demultiplexar la senal optica proveniente de una fuente de emision de luz para obtener una segunda senal optica a una segunda longitud de onda e inyectar dicha segunda senal optica en la red;

    - Un dispositivo AWG dclico (32) configurado para dividir una senal optica que recibe a su entrada, en senales de distintas longitudes de onda y entregar cada una de estas senales opticas a la rama de fibra optica correspondiente del conjunto, donde cada una de las ramas de fibra optica del conjunto estan conectadas a un puerto distinto de salida de dicho dispositivo y le corresponde, dentro de una determinada banda, banda de monitorizacion, una longitud de onda determinada distinta al resto;

    - Un primer filtro optico reflector (36) sintonizado a una primera longitud de onda;

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    - En cada rama de fibra optica del conjunto, un segundo filtro optico reflector (35), donde todos los filtros opticos (35) de todas las ramas tienen el mismo ancho de banda que comprende todas las longitudes de onda, dentro de la banda de monitorizacion, correspondientes a la salida del AWG dclico a todas las ramas de fibra optica del conjunto y

    - Una unidad de procesado con un receptor optico sensible a la longitud de onda configurado para recibir las senales opticas reflejadas por los filtros, estando la unidad de procesado configurada para detectar problemas en el conjunto de ramas de fibra optica y en el dispositivo AWG dclico (32) mediante el analisis de las senales de luz reflejadas recibidas.
18. 18. Un producto de programa informatico que comprende un codigo de programa informatico adaptado para llevar a cabo el procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 16 cuando dicho codigo de programa es ejecutado en un ordenador, un procesador digital de la senal, una FPGA, un circuito integrado espedfico de aplicacion, un microprocesador, un microcontrolador u otra forma de hardware programable.